[发明专利]一种锂硫电池正极片及其制备方法与锂硫电池

说明书

一种锂硫电池正极片及其制备方法与锂硫电池，所述的正极片包括集流体和涂覆在集流体上的涂膏，所述的涂膏包含活性炭、炭黑、过渡金属、硫、导电剂及粘结剂，活性炭、炭黑、过渡金属、硫、导电剂和粘结剂的质量比为10~30：1~10：1~10：50~80：0~10：1~10。所述的硫存在于活性炭和炭黑的孔中。活性炭作为载硫的主体，炭黑既能够进行载硫，也能够加强正极材料的导电性，过渡金属或过渡金属化合物可以对电化学反应中产生的多硫化锂起到固定作用，抑制多硫离子的穿梭效应，提高锂硫电池的循环性能。本发明公开的锂硫电池正极材料，具有简便易得、容易大规模制备等优点，可以得到长循环、高比容量、高比能量的锂硫电池。

技术领域

本发明属于锂硫电池技术领域，具体涉及一种锂硫电池正极片及其制备方法与锂硫电池。

背景技术

锂硫电池包括含有电活性硫的正极，含锂的负极，电解液和隔膜。锂硫电池理论比能量高达2600 Wh/kg，实际比能量高于目前的商用锂离子电池。这一在比能量上面的显著优势，使得锂硫电池在特种电源，电动汽车以及高空飞行器等方面有广泛的潜在应用。

锂硫电池的正极，是锂硫电池的重要组成部分和关键技术。正极由两部分（集流体和涂膏）组成，集流体起到传导电子的作用，涂膏含有活性物质硫，是发生电化学反应的场所。在涂膏部分的电化学反应，既需要锂离子的参与，同时也需要电子的传导。一般来说，硫需要和多孔碳进行复合，提高导电性，才能够有更好的容量发挥。活性炭作为碳材料的一种，以生物质（比如木屑，木炭，椰子壳等）为原料，价格低廉，密度高，生产工艺成熟，但导电性稍差。活性炭作为硫的载体，使得锂硫电池的容量发挥不够理想。因此，如何以活性炭作为载硫的主体，提高锂硫电池的容量发挥，获得各方面性能优异的锂硫电池正极，具有重要的实际应用价值。

发明内容

本发明的目的是为了获得高容量发挥，长循环的锂硫电池正极，提供一种锂硫电池正极片及其制备方法和锂硫电池。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种锂硫电池正极片，所述的正极片包括集流体和涂覆在集流体上的涂膏，所述的涂膏包含活性炭、炭黑、过渡金属、硫、导电剂及粘结剂，活性炭、炭黑、过渡金属、硫、导电剂和粘结剂的质量比为10~30：1~10：1~10：50~80：0~10：1~10。

一种上述的锂硫电池正极片的制备方法，所述的制备方法如下：

将活性炭和炭黑混合，研磨，直到混合物能够全部过筛，再与硫进行混合，研磨使混合物能够全部过筛，加二硫化碳淹没过固体表面，室温静置直到二硫化碳挥发干净，去除表面析出的硫，鼓风干燥，研磨并过筛，120~300^oC放置在密闭容器中加热3~24 h，研磨并过筛，即得到碳硫复合物；将上述碳硫复合物和过渡金属、导电剂及粘结剂分散于去离子水中形成浆料，浆料涂布在集流体上，然后加热烘干得到锂硫电池正极片。

一种含有上述的锂硫电池正极片的锂硫电池，所述的锂硫电池为包含有正极片、负极片、隔膜和电解液的叠片电池；所述的负极片含有锂金属或者锂合金；所述隔膜为聚烯烃多孔隔膜；所述电解液为醚类电解液。

一种锂硫电池正极片，所述的正极片包括集流体和涂覆在集流体上的涂膏，所述的涂膏包含活性炭、炭黑、过渡金属化合物、硫、导电剂及粘结剂，活性炭、炭黑、过渡金属化合物、硫、导电剂和粘结剂的质量比为10~30：1~10：1~10：50~80：0~10：1~10。

一种上述的一种锂硫电池正极片的制备方法，所述的制备方法如下：