[发明专利]一种柔性电极薄膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种柔性电极薄膜的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

(1)将硫与氟化碳混合球磨、烧结，得到的烧结料经研磨后，得到氟化碳负载硫复合材料；

(2)将上述氟化碳负载硫复合材料、碳纳米管和粘结剂混合均匀，研磨搅拌成雪花片状混合物；

(3)向上述混合物中加入溶剂，经揉合、压制，得到柔性电极薄膜；

所述压制采用反复叠层辊压，初始辊压厚度不高于500μm，厚度逐次递减100μm，每个厚度辊压至少1次，反复辊压直至辊压厚度为50-150μm；

所述柔性电极薄膜包含氟化碳负载硫复合材料、碳纳米管和粘结剂，所述氟化碳负载硫复合材料、碳纳米管和粘结剂的质量比为(5-12):(0.8-1.2):(0.8-1.2)；反复叠层辊压将碳纳米管与粘结剂延展编织成柔性导电网络；

所述粘结剂为聚四氟乙烯；

所述氟化碳负载硫复合材料中硫和氟化碳的质量比为1:(0.1-0.6)，作为氟化的碳材料-氟化碳为氟化石墨烯、氟化碳纳米管、氟化多孔碳、氟化碳黑和氟化多孔石墨中的一种或几种的混合物；

所述氟化碳的BET比表面积≥300m²/g；

所述碳纳米管的直径不大于6nm；

所述薄膜的厚度为50-150μm。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硫和氟化碳的质量比为1:(0.1-0.6)；

所述球磨为干法球磨，所述干法球磨的时间为0.5-1.5h；

所述烧结在保护气氛下进行，所述烧结的温度为140-170℃，所述烧结的时间为8-30h，然后在保护气氛下降温至室温；

步骤(1)中研磨后过筛。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述粘结剂通过粘结剂乳液的形式加入。

4.权利要求1-3任一项所述方法制备得到的柔性电极薄膜。

5.权利要求4所述柔性电极薄膜的应用，其特征在于：用该柔性电极薄膜制造电池正极。

6.根据权利要求5所述的柔性电极薄膜的应用，其特征在于：该种具有导电网络结构的电池正极的厚度为30-140μm。

7.根据权利要求5所述的柔性电极薄膜的应用，其特征在于：该种具有导电网络结构的电池正极的制备方法包括如下步骤：将所述柔性电极薄膜干燥、热压，得到自支撑柔性电池正极；

所述干燥的条件包括：常压40-70℃干燥1-3h；

所述热压的温度为90-160℃；

所述热压的压力为0.1-0.5MPa；

所述热压的时间为10-60s。

8.根据权利要求6或7所述的柔性电极薄膜的应用，其特征在于：该种具有导电网络结构的电池正极的制备方法的步骤如下：

步骤一：将单质硫与氟化碳按质量比1:(0.1-0.6)机械混合均匀后加入球磨机，干法球磨0.5～1.5h，然后将上述材料在氩气气氛环境，温度150～160℃保温10～24h，保持氩气环境降温至室温，然后对上述材料进行研磨细化、过300～600目筛，得到氟化碳负载硫复合材料；

步骤二：将所述氟化碳负载硫复合材料与管径不大于6nm的碳纳米管按质量比(5-12):(0.8-1.2)研磨混匀30min以上，然后向其中加入聚四氟乙烯乳液，研磨搅拌成雪花片状混合物；

其中，氟化碳负载硫复合材料:碳纳米管:聚四氟乙烯的质量比为(5-12):(0.8-1.2):(0.8-1.2)，所述聚四氟乙烯乳液的质量浓度为10-20％；

步骤三：向上述混合物中加入无水乙醇或异丙醇，揉合成面团状，用辊压机反复叠层辊压成50～150μm厚的柔性电极薄膜；

步骤四：将所述柔性电极薄膜于40～60℃常压干燥1～2h，然后90～160℃，0.1～0.5MPa热压10～60s，得到自支撑柔性电池正极。

9.根据权利要求5所述的柔性电极薄膜的应用，其特征在于：所述电池为锂硫电池。