[发明专利]一种利用硫化橡胶制备锂硫电池正极材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于能源器件电机材料领域，涉及一种锂硫电池正极材料，具体涉及一种利用硫化橡胶制备锂硫电池正极材料的方法。

背景技术

天然橡胶是从天然植物中采集的胶乳制成的，以顺-1,4-聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，相对分子质量在3万~3000万之间，与钢铁、石油、煤炭并称四大工业原料。产地主要集中在东南亚地区，约占世界天然橡胶种植面积的90％，生产国主要有泰国、印度尼西亚、马来西亚、中国、印度、越南、缅甸、斯里兰卡等，尤以前三国为主，产量占世界产量的60％以上，2015年全球产量在1000万吨以上，现主要应用于轮胎、胶管、胶带、电线电缆和多数橡胶制品。

面对全球经济快速发展，对能源需求的不断增长以及环境污染的日益严重，发展具有高能量密度、高安全性、长循环寿命、绿色环保和低成本的二次电池在新能源领域十分迫切。近年来，由于传统锂离子电池正极材料的理论容量的限制，越来越不能满足未来的市场需求，相比于传统的正极材料，单质硫具有极高的理论容量（1675 mAh/g），与金属锂组成的锂硫电池的能量密度高达2600 Wh/kg，而且成本低、资源丰富、无毒安全、环境友好，所以锂硫电池现已成为下一代高能量密度锂二次电池的研究和开发的重点。如果能够将天然橡胶应用到锂硫电池领域将对其发展产生积极的意义。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种利用硫化橡胶制备锂硫电池正极材料的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种利用硫化橡胶制备锂硫电池正极材料的方法，它包括以下步骤：

（a）将天然橡胶溶解在有机溶剂中形成溶液；

（b）向所述溶液中加入硫粉，加热反应后减压蒸馏除去有机溶剂，得到硫化橡胶；

（c）将所述硫化橡胶和碳纳米管研磨混合，真空干燥即可。

优化地，所述天然橡胶和所述硫粉的质量比为1:1~3。

进一步地，所述硫化橡胶和碳纳米管的质量比为1~3：1。

进一步地，所述天然橡胶的浓度为10~50 mg/mL。

优化地，步骤（a）中，所述有机溶剂为邻二氯苯、甲苯、和氯仿中的一种或几种。

优化地，步骤（b）中，所述加热温度为160~200℃。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明利用硫化橡胶制备锂硫电池正极材料的方法，工艺步骤简单，不仅能降低成本而且无污染物产生，可在工业中广泛生产，具有实用性和环境安全性；与普通的硫粉和碳材料混合依靠物理吸附多硫化物的正极材料相比，橡胶高分子与硫元素依靠化学键交联的结构，赋予了锂硫电池优秀的电化学性能和循环稳定性。

附图说明

附图1为实施例1中制得的锂硫电池正极材料组装成锂硫电池电池后测得的电化学性能图；

附图2为实施例2中制得的锂硫电池正极材料组装成锂硫电池电池后测得的电化学性能图；

附图3为实施例3中制得的锂硫电池正极材料组装成锂硫电池电池后测得的电化学性能图。

附图4为实施例4中制得的锂硫电池正极材料组装成锂硫电池电池后测得的电化学性能图；

附图5为实施例5中制得的锂硫电池正极材料组装成锂硫电池电池后测得的电化学性能图；

附图6为实施例6中制得的锂硫电池正极材料组装成锂硫电池电池后测得的电化学性能图。

附图7为实施例7中制得的锂硫电池正极材料组装成锂硫电池电池后测得的电化学性能图；

附图8为实施例8中制得的锂硫电池正极材料组装成锂硫电池电池后测得的电化学性能图；

附图9为实施例9中制得的锂硫电池正极材料组装成锂硫电池电池后测得的电化学性能图。

具体实施方式

下面将结合附图实施例对本发明进行进一步说明。

实施例1

本实施例提供一种利用硫化橡胶制备锂硫电池正极材料的方法，它包括以下步骤：

（a）在室温下将1g天然橡胶（上海立深行国际贸易有限公司，UNR）溶解在50ml邻二氯苯中形成浓度为20mg/mL的溶液；

（b）取3g硫粉加入上述的天然橡胶溶液中，在175℃搅拌反应40分钟，减压蒸馏除去邻二氯苯，得到有弹性的硫化橡胶；

（c）在室温下，按质量比2:1将硫化橡胶与碳纳米管研磨为细腻均匀的混合物，然后在60℃下真空干燥即可。