[发明专利]一种硫基正极材料及其制备方法、锂电池正极和锂电池

说明书

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种硫基正极材料及其制备方法、锂电池正极和锂电池，所述硫基正极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将石墨烯溶液滴加至凹凸棒土上，然后烘干，得到石墨烯包覆的凹凸棒土A2；(2)将硫源和A2在酸性条件下搅拌接触12～48h，得到A3；(3)将A3在惰性气体氛围中进行煅烧，得到硫基正极材料。本发明将凹凸棒土进行提纯和煅烧，增大了凹凸棒土的比表面积和孔隙率；然后将凹凸棒土与石墨稀和单质硫复合，不仅能够增大活性物质与电解液的接触面积，而且能够有效地吸附充放电过程中产生的多硫化物，减少了活性物质的流失，从而改善电极的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种硫基正极材料及其制备方法、锂电池正极和锂电池。

背景技术

随着经济的飞速发展，人们对便携带式电子产品提出了更高的要求，具有高能量密度、长循环寿命、高安全性、绿色环保和低成本的二次电池在未来具有更大的应用前景。

目前生活中广泛应用的二次电池为锂电池，其负极大多采用石墨电极，正极材料主要是锂过渡金属氧化物。由锂过渡金属氧化物所组成的锂离子电池的能量密度较低且存在一定的安全隐患，从而使其应用具有很大的局限性。锂硫二次电池是以金属锂作为负极，单质硫或硫基复合材料作为正极的二次电池，其理论能量密度为2600Wh·kg-1，与传统的动力电池相比，具有较高的能量密度、较好的循环性能、较低的成本和绿色环保等优异性能，被认为是当前最具研究吸引力的二次电池体系之一。

但是单质硫在室温下的电导率比较低，并且充放电过程中生成的多硫化物易溶于电解液，会造成活性物质流失；同时溶于电解液的多硫化物会直接接触金属锂负极，发生自放电反应，从而在正负极之间形成“多硫离子穿梭效应”。这些问题导致锂硫电池活性物质利用率较低、容量衰减较快、库伦效率较低，使得锂电池的循环性能大打折扣，从而限制了其大规模应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种硫基正极材料，所述硫基正极材料改善了锂电池的循环性能。

本发明的目的之二是提供一种硫基正极材料的制备方法，该制备方法简单易行。

本发明的目的之三是提供一种锂电池正极，所述锂电池正极具有良好的循环稳定性。

本发明的目的之四是提供一种锂电池，所述锂电池具有良好的循环稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供一种硫基正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将石墨烯溶液滴加至凹凸棒土上，然后烘干，得到石墨烯包覆的凹凸棒土A2；

(2)将硫源和A2在酸性条件下搅拌12～48h，得到A3；

(3)将A3在惰性气体氛围中进行煅烧，得到硫基正极材料。

本发明还提供一种硫基正极材料，根据上述制备方法制备得到。

本发明还提供一种锂电池正极，包括正极活性物质、导电剂、粘结剂，所述正极活性物质为上述硫基正极材料。

本发明还提供一种锂电池，包括正极、隔膜、电解液和负极，所述正极为上述的锂电池正极。

通过上述技术方案，本发明具有以下技术效果：

本发明将凹凸棒土与石墨烯和硫复合，增大了凹凸棒土的比表面积和孔隙率，不仅能够增大活性物质与电解液的接触面积，而且能够有效地吸附充放电过程中产生的多硫化物，减少了活性物质的流失，从而改善电极的循环性能。

本发明的硫基正极材料的制备方法简单、原料廉价易得，有助于推进锂硫二次电池硫基正极材料的工业化生产和大规模应用。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。