[发明专利]一种锂硫电池正极及其制备方法

说明书

本发明公开一种锂硫电池正极及其制备方法，所述锂硫电池正极包括基板以及设置在所述基板上的电极层，所述电极层材料包括粘结剂以及分散在所述粘结剂中的复合材料，所述复合材料包括硫单质以及包覆在所述硫单质表面的石墨烯。在本发明中，所述包覆在硫单质表面的石墨烯具有导电作用，可保证硫在反应时产生的电流有效到导通到基板上，从而提高锂硫电池的高倍率性能；所述石墨烯还可防止锂硫电池在使用过程中因发生体积膨胀/收缩效应而导致锂硫电池容量衰减的问题。

技术领域

本发明涉及锂硫电池领域，尤其涉及一种锂硫电池正极及其制备方法。

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。利用硫作为正极材料的锂硫电池，其材料理论比容量和电池理论比能量较高，分别达到 1675m Ah/g 和 2600Wh/kg ，远远高于商业上广泛应用的钴酸锂电池的容量(<150mAh/g)。并且硫是一种对环境友好的元素，对环境基本没有污染，是一种非常有前景的锂电池当今的锂电池行业。

然而，现有技术中的锂硫电池主要存在以下两个问题：1、单质硫的电子导电性和离子导电性差，硫材料在室温下的电导率极低，反应的最终产物Li₂S₂和Li₂S也是电子绝缘体，不利于电池的高倍率性能；2、硫和硫化锂的密度分别为2.07和1.66g·cm^-3，在充放电过程中有高达79%的体积膨胀/收缩，这种膨胀会导致正极形貌和结构的改变，导致硫与导电骨架的脱离，从而造成容量的衰减;这种体积效应会产生显著的容量衰减，有可能导致电池的损坏，巨大的体积变化会破坏电极结构。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锂硫电池正极及其制备方法，旨在解决现有锂硫电池由于其硫正极导电率低导致其高倍率性能较低的问题，以及锂硫电池在使用过程中因发生体积膨胀/收缩效应导致锂硫电池容量衰减、结构损坏的问题。

本发明的技术方案如下：

一种锂硫电池正极，其中，包括基板以及设置在所述基板上的电极层，所述电极层材料包括粘结剂以及分散在所述粘结剂中的复合材料，所述复合材料包括硫单质以及包覆在所述硫单质表面的石墨烯。

所述锂硫电池正极，其中，所述复合材料中的硫单质与石墨烯的质量比为1:1-3。

所述锂硫电池正极，其中，所述电极层的厚度为1-3微米。

所述锂硫电池正极，其中，所述粘结剂选自羧甲基纤维素钠、水性聚氨酯和环氧树脂中的一种或多种。

所述锂硫电池正极，其中，所述基板与电极层之间还设置有导电层，所述导电层材料包括粘结剂以及分散在所述粘结剂中的石墨烯和碳纳米管。

所述锂硫电池正极，其中，所述导电层材料中的碳纳米管与石墨烯的质量比为1:1-3。

所述锂硫电池正极，其中，所述导电层的厚度为1-3微米。

所述锂硫电池正极，其中，所述基板为铝箔。

一种锂硫电池正极的制备方法，其中，包括步骤：

提供基板，

在所述基板上涂覆导电层材料形成导电层，所述导电层材料包括粘结剂以及分散在所述粘结剂中的复合材料，所述复合材料包括硫单质以及包覆在所述硫单质表面的石墨烯。

一种锂硫电池正极的制备方法，其中，包括步骤：

提供基板，