[发明专利]一种锂硫电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂硫电池正极材料，它是由集流体和活性材料组成的。所述的活性材料是由下述重量份的原料组成的：硅微粉10‑17、2,2‑二羟甲基丙酸3‑4、导电增强剂6‑8、单质硫50‑60、粘结剂2‑4，本发明在压制过程中引入了含有聚乙烯蜡的粘结剂，从而进一步提高了材料间的结合稳定性，保证了正极材料的导电和力学稳定性强度。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种锂硫电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂硫电池是锂电池的一种，截止2013年尚处于科研阶段。锂硫电池是以硫元素作为电池正极,金属锂作为负极的一种锂电池。单质硫在地球中储量丰富，具有价格低廉、环境友好等特点；

近几十年来，为了提高活性物质硫的利用率，限制多硫化锂的溶解以及电池循环性能差的问题，研究者在电解质及复合正极材料改性等方面进行了大量探索研究。然而由于硫作为不导电的物质，导电性非常差，不利于电池的高倍率性能。

本发明提供一直导电和力学稳定性强度较高的锂硫电池正极材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种锂硫电池正极材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂硫电池正极材料，它是由集流体和活性材料组成的。

所述的活性材料是由下述重量份的原料组成的：

硅微粉10-17、2,2-二羟甲基丙酸3-4、导电增强剂6-8、单质硫50-60、粘结剂2-4。

所述的导电增强剂是由下述重量份的原料组成的：

碳纳米管30-40、乙炔炭黑10-15、硬脂酸钙2-3、硅烷偶联剂kh550 0.3-1、丙烯酸钠27-30、过硫酸铵0.6-0.7。

所述的导电增强剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）取过硫酸铵，加入到其重量15-20倍的去离子水中，搅拌均匀；

（2）取碳纳米管，加入到其重量20-30倍的、96-98%的硫酸溶液中，超声2-3小时，过滤，将沉淀水洗，与硬脂酸钙混合，在60-70℃下保温搅拌10-40分钟，得活化碳纳米管；

（3）取硅烷偶联剂kh550，加入到其重量50-64倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入乙炔炭黑、活化碳纳米管，超声10-15分钟，得硅烷醇溶液；

（4）取丙烯酸钠，加入到上述硅烷醇溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为65-70℃，加入过硫酸铵水溶液，保温搅拌4-5小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，即得所述导电增强剂。

所述的粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

取氧化钙、硬脂酸钙混合，在60-70℃下保温搅拌1-2小时，加入聚乙烯蜡、丙酮，升高温度为90-95℃，保温搅拌30-40分钟，出料旋蒸，除去丙酮，即得所述粘结剂。

所述的活性材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取硅微粉、2,2-二羟甲基丙酸混合，加入到混合料重量10-17倍的去离子水中，超声3-4分钟，得酸化微粉溶液；

（2）取导电增强剂，加入到上述酸化微粉溶液中，在75-80℃下保温搅拌2-3小时，抽滤，将沉淀水洗，常温干燥，与单质硫、粘结剂混合，压制成型，即得所述锂硫电池正极材料。

本发明的优点：