[发明专利]电极活性材料、正极及其制备方法和锂电池

说明书

本发明涉及一种电极活性材料、正极及其制备方法和锂电池。该电极活性材料的原料包括g‑C₃N₄和单质硫。以g‑C₃N₄与单质硫制备得到的电极活性材料，能够对锂硫电池正极放电过程中产生的多硫化物进行物理吸附和化学吸附，降低多硫化物在电解液中的溶解，有效抑制穿梭效应，提高锂硫电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种电极活性材料、正极及其制备方法和锂电池。

背景技术

锂硫电池由于具有高的理论能量密度和低成本，被认为是最具发展前景的下一代能源储存体系之一。锂硫电池在充放电过程中，正极产生的多硫化物(Li₂S_x)容易溶解到电解液中，并穿过隔膜，向负极扩散，与负极的金属锂直接发生反应(即穿梭效应)，最终造成了锂硫电池中有效物质的不可逆损失而电池的循环性能差。为抑制锂硫电池的穿梭效应，目前多采用将多硫化物限制在碳基材料的孔隙或层内，以防止多硫化物的溶解，从而抑制穿梭效应。但是，目前抑制锂硫电池的穿梭效应的效果不理想，目前锂硫电池仍存在的循环性能差的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高锂硫电池的循环性能的电极活性材料。

一种电极活性材料，所述电极活性的原料包括g-C₃N₄和单质硫。

上述电极活性材料的原料包括g-C₃N₄和单质硫。以g-C₃N₄与单质硫制备得到的电极活性材料，能够对锂硫电池正极放电过程中产生的多硫化物进行物理吸附和化学吸附，降低多硫化物在电解液中的溶解，有效抑制穿梭效应，提高锂硫电池的循环性能。

在其中一个实施例中，所述g-C₃N₄与所述单质硫的质量比为4～5：1。

在其中一个实施例中，所述g-C₃N₄的孔容为0.5cm³/g～0.7cm³/g；及/或

所述g-C₃N₄的比表面积为100m²/g～120m²/g。

一种电极活性材料的制备方法，包括以下步骤：

在保护气氛下，将上述电极活性材料的原料混合，得到混合物；及

在保护气氛下，加热所述混合物，得到所述电极活性材料。

在其中一个实施例中，还包括将三聚氰胺煅烧以得到所述g-C₃N₄的步骤。

一种正极，制备所述正极的原料包括上述电极活性材料或上述电极活性材料的制备方法制得的电极活性材料。

在其中一个实施例中，制备所述正极的原料还包括粘结剂、分散剂和导电剂中的至少一种。

在其中一个实施例中，制备所述正极的原料还包括粘结剂、分散剂和导电剂，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯及羧甲基纤维素钠中的至少一种；及/或

所述分散剂选自N-甲基吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮及去离子水中的至少一种；及/或

导电剂选自炭黑、活性炭及介孔碳中的至少一种。

一种正极的制备方法，包括以下步骤，

将原料混合制浆，得到所述正极，其中，所述原料上述电极活性材料或上述电极活性材料的制备方法制得的电极活性材料。