[发明专利]一种锂硫电池正极片的制备方法

说明书

本发明公开一种锂硫电池正极片的制备方法，取正极材料和粘结剂按80~90：10~20的质量比均匀混合形成浆料；所述正极材料由石墨烯和葡萄糖按质量比为1:2.5~3.5，经超声分散、喷雾热解处理和碳化成型制备而成；该制备的成本低廉，工艺简单且可连续生产锂硫电池中，电化学性比容量高、循环性能优良、结构稳定、环境友好，不需要额外地添加导电剂，电化学性能优异。本发明的锂硫电池正极片的制备方法，能有效借助于金属框架，通过合理的正极材料和粘结剂的配比，控制正极材料的特殊工艺，制得性能优良的锂硫电池正极片。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，具体地涉及一种锂硫电池正极片的制备方法。

背景技术

随着世界能源的消耗需求不断增长，可开发利用的石油资源日益枯竭，而环境污染却日益严重，因此利用电化学储能技术将清洁的太阳能，风能储存再利用无疑是人类在21世纪解决这一问题的最有效途径；另外影响人们生活的移动电子设备、电动汽车等也都对未来电化学储能技术提出了更高的要求。这些都需要安全、低廉、高能量密度和长寿命的二次电池来实现。在诸多储能方式中，锂离子电池以质量轻、容量高和无记忆效应等优点，在当今储能工业占据核心地位。

锂离子电池使用石墨材料作为负极，磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂等含锂金属氧化物作为正极，利用锂离子在正负极之间的”摇椅效应”来贡献容量，目前现有的二次锂离子电池自身理论比容量将近300mAh/g，即便如此也难以达到人们所需的二次电池的要求，同时燃料电池在短时间内还较难实用化，因而具有1650mAh/g理论比容量的锂锍电池成为目前的最具吸引力的二次电池体系。

锂锍电池以单质硫作为正极，金属锂作为负极，其中单质硫的理论比能量就达到2600Wh/kg，且单质硫价格低廉、资源丰富，对环境友好，在一定程度上可以替代锂离子电池，但是锂锍电池的实际比容量远远小于理论比容量，因此限制了它大规模的运用。造成这个现象的主要原因是锂硫电池在充放电循环的过程中，聚硫化物易溶于电解液中，在循环终止时，并没有全部转化成最终产物，造成了有效物质的损失，同时由于聚硫化物的溶解造成的“飞梭效应”，使得锂锍电池的容量大幅度降低。因此发明出能改善锂锍电池“飞梭效应”的正极材料十分迫切。

由于单质硫作为正极材料的一系列不足，科研人员利用碳材料与单质硫复合作为正极活性物质的研究最为普遍。碳材料具有良好的导电性，其结构也能对多硫化物的迁移扩散起到抑制作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种比容量高、循环性能优良、结构稳定、环境友好的锂硫电池正极片的制备方法，该制备的成本低廉，工艺简单且可连续生产锂硫电池中，电化学性比容量高、循环性能优良、结构稳定、环境友好，应用在锂硫电池中，不需要额外地添加导电剂，电化学性能优异。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种锂硫电池正极片的制备方法，包括以下步骤：

S1. 取正极材料和粘结剂按80~90：10~20的质量比均匀混合形成浆料；

S2. 再将浆料经预处理的泡沫镍上，使浆料均匀分布于泡沫镍中，并使所述泡沫镍的载硫量为80~120mg/cm2，再于50~100℃烘干，在真空条件下于50~100℃干燥12~20h；

其中，所述正极材料由石墨烯和葡萄糖按质量比为1:2.5~3.5，经超声分散、喷雾热解处理和碳化成型制备而成；所述粘结剂为PVDF、PVA、PEO、LA132聚丙烯酸的至少一种。

本锂硫电池正极片的制备方法制备的电池正极，降低锂硫电池的“飞梭效应”，从而改善了正极材料的电化学性能。

本发明的原理为：均匀混合的糖类与碳材料在去离子水溶液作为前驱体材料，经超声雾化后，喷雾热解的过程中，加热水分蒸发，材料形成比表面积较大的结构。