[发明专利]用于铝/硫化锂电池的硫化锂/碳复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种用于铝/硫化锂电池的硫化锂/碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将水溶性碳源材料在85℃条件下搅拌溶解于水，得到碳源溶液；

所述水溶性碳源材料是指多糖与尿素聚合得到的可溶性多糖脲醛树脂，将多糖脲醛树脂聚合所需的C₆H₁₀O₅称为糖元；

将硫酸锂溶解于去离子水中得到硫酸锂溶液；

将硫酸锂溶液与碳源溶液搅拌混合，碳源材料中的糖元与硫酸锂的摩尔比为1∶0.5～2；然后滴入液氮中进行闪冻，得到球形颗粒；然后冷冻真空干燥，得到前驱体；

（2）在N₂气氛保护下，将前驱体升温至820℃保温2 h，使前驱体中碳源材料完成碳化，并原位还原硫酸锂得到碳包覆硫化锂；随炉冷却后研磨粉碎，得到硫化锂/碳复合材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，如果硫酸锂溶液与碳源溶液搅拌混合后的粘度过大而形成凝胶，则将凝胶挤入液氮进行闪冻。

3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，升温的速率为10 ℃min^-1。

4.利用权利要求1所述方法制备获得的硫化锂/碳复合材料进一步制备用于铝/硫化锂电池的正极的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将硫化锂/碳复合材料、乙炔黑与聚偏氟乙烯按质量比80∶10∶10混合，研磨后加入N-甲基吡咯烷酮，机械混合30分钟后得到作为正极材料的膏状混合物；

（2）将膏状混合物涂敷到铝膜上，60℃下真空干燥24小时；在100 Kg·cm^-2的压力下压制成型，得到硫化锂正极。

5.利用权利要求4所述方法制备获得的硫化锂正极组装而成的铝/硫化锂电池，包括隔膜、正极、负极和电解液，其特征在于，所述隔膜采用微孔聚丙烯膜，负极采用大孔碳载铝材料作为负极材料；正极材料和负极材料分别相向设置在隔膜两侧，形成三明治结构，电解液内置在三明治结构中；

所述电解液是指：以LiClO₄为溶质，以二氧戊环和乙二醇甲醚的混合物为溶剂，且二氧戊环和乙二醇甲醚的体积比为 1∶1，一升电解液中含1摩尔LiClO₄。

6.根据权利要求5所述的铝/硫化锂电池，其特征在于，所述大孔碳载铝材料通过下述方法制备获得：

（1）将所述硫化锂/碳复合材料浸渍于含Li₂S₆的THF溶液，清洗出硫化锂；然后用去离子水漂洗，干燥后得到粉末状的薄壁大孔碳；

（2）将薄壁大孔碳和铝粉按质量比3∶10混合球磨，然后在氩气保护下加热至700 ℃，保温5小时使铝熔融进入大孔碳的微孔，最终得到大孔碳载铝材料。

7.根据权利要求5所述的铝/硫化锂电池，其特征在于，所述采用大孔碳载铝材料的负极是通过下述方法制备获得：

（1）将大孔碳载铝材料、乙炔黑与聚偏氟乙烯按质量比为80∶10∶10混合，研磨后加入N-甲基吡咯烷酮，机械混合30分钟，调制成膏状物；

（2）将膏状物涂敷到铜膜上，在60℃下真空干燥24小时；在100 Kg·cm^-2的压力下压制成型，得到作为负极的铝电极。