[发明专利]锂硫电池粘结剂、锂硫电池电极片的制备方法及锂硫电池

说明书

一种锂硫电池粘结剂，所述锂硫电池粘结剂由多种粘结剂单体聚合而成，所述粘结剂单体包括第一单体、第二单体及第三单体，所述第一单体具有羰基以及羟基，所述第二单体具有异氰酸酯基或环氧基，所述第三单体具有羟基或者氨基，所述第一单体的羟基、所述第二单体的异氰酸酯基或环氧基、以及所述第三单体的羟基或氨基在聚合反应过程中相互键合形成以共价键联结的三维交联网络结构，所述锂硫电池粘结剂含有羰基，所述羰基提供连续的氧原子。本发明还提供一种锂硫电池电极片的制备方法及一种锂硫电池。

技术领域

本发明涉及储能领域，尤其涉及一种锂硫电池粘结剂、锂硫电池电极片的制备方法及锂硫电池。

背景技术

锂硫电池具有能量密度高、无毒、电极材料来源丰富和低成本等优势，是理想的下一代储能器件。目前锂硫电池存在的问题主要包括硫电导率低，锂硫电池的正极在充放电过程中体积膨胀严重(>70％)，可溶性的中间产物导致的穿梭效应和锂枝晶问题等。其中体积膨胀问题和穿梭效应问题是影响锂硫电池正极性能的最主要原因。

粘结剂是锂硫电池中的重要组成部分，起着维持电池的完成整性及保持各组分电接触的作用。现有技术中，用于锂硫电池的粘结剂往往具有两个特点：一是粘结剂分子中有含氧和含氮的官能团以吸附充放电过程中产生的多硫化物，从而抑制穿梭效应；二是粘结剂形成交联网络状结构，以抑制电极材料的体积膨胀。

但是，现有的粘结剂往往是以弱作用力(分子间作用力或氢键)来形成交联网络，而这些弱作用力是不足以限制锂硫电池正极超过70％的体积膨胀。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种能够提供高强度网络结构的锂硫电池粘结剂，以解决上述问题。

另，本发明还提供一种锂硫电池电极片的制备方法。

另，本发明还提供一种锂硫电池。

一种锂硫电池粘结剂，所述锂硫电池粘结剂由多种粘结剂单体聚合而成，所述粘结剂单体包括第一单体、第二单体及第三单体，所述第一单体具有羰基以及羟基，所述第二单体具有异氰酸酯基或环氧基，所述第三单体具有羟基或者氨基，所述第一单体的羟基、所述第二单体的异氰酸酯基或环氧基、以及所述第三单体的羟基或氨基在聚合反应过程中相互键合形成以共价键联结的三维交联网络结构，所述锂硫电池粘结剂含有羰基，所述羰基提供连续的氧原子。

进一步地，所述第一单体为聚碳酸酯二醇，所述聚碳酸酯二醇的分子量为500-5000。

进一步地，所述第二单体为异氰酸酯和缩水甘油醚中的至少一种。

进一步地，所述第三单体为小分子多元醇或小分子多元胺中的至少一种，所述小分子多元醇和/或小分子多元胺的分子量小于1000，且含有至少3个醇羟基，或者含有至少两个伯胺基。

进一步地，所述第二单体为六亚甲基二异氰酸酯，所述第三单体为三乙醇胺。

一种锂硫电池电极片的制备方法，包括以下步骤：

提供多种粘结剂单体，所述粘结剂单体包括第一单体、第二单体及第三单体，所述第一单体具有羰基以及羟基，所述第二单体具有异氰酸酯基或环氧基，所述第三单体具有羟基或者氨基；

将所述粘结剂单体与硫粉、导电剂加入一溶剂中混合，从而制成浆料；以及

将所述浆料涂覆在集流体上加热烘干，使得所述粘结剂单体发生原位聚合反应形成锂硫电池粘结剂，制成所述锂硫电池电极片。

进一步地，所述第一单体、所述第二单体及所述第三单体的质量比为(1480±20)：(257±5)：(70±5)。

进一步地，所述锂硫电池粘结剂、所述导电剂及所述硫粉的质量比为(38±2)：120：240。

进一步地，所述加热的温度为45-60℃。