[发明专利]一种基于固-固反应机理的硫电极材料及其锂电池以及它们的制备方法

权利要求书

1.一种基于固-固反应机理的硫电极材料，其特征在于：包括以下重量份数的原料：复合导电炭1～5份、聚丙烯腈PAN 10～50份和单质硫20～80份，所述复合导电炭包括热解炭PANC、多孔碳BP2000，所述PANC均匀的附着于多孔碳BP2000炭的表面，所述复合导电炭的制备方法包括：首先，将BP2000与PAN一同放入行星球磨罐中，加入适量DMF溶剂，球磨4～8h；其次，向球磨罐中加入蒸馏水，使PAN从DMF中沉析并包覆在BP2000表面；最后，离心干燥，放入Ar气保护下的管式炉中，以5℃/min升温至280℃～300℃，保持2h；再以5℃/min升温至700℃～800℃，保持2h，得到复合导电炭PAN@BP复合导电炭。

2.根据权利要求1所述的基于固-固反应机理的硫电极材料，其特征在于：所述PANC占复合导电炭的重量比为3.5～12.7wt.％，所述复合导电炭制备中采用的聚丙烯腈PAN占制备原料的重量比为6～20wt.％。

3.根据权利要求2所述的基于固-固反应机理的硫电极材料，其特征在于：所述PANC占复合导电炭的重量比为6wt.％。

4.据权利要求1所述的基于固-固反应机理的硫电极材料的制备方法，其特征在于，包括步骤1：首先，将BP2000与PAN一同放入行星球磨罐中，加入适量DMF溶剂，球磨4～8h；其次，向球磨罐中加入蒸馏水，使PAN从DMF中沉析并包覆在BP2000表面；最后，离心干燥，放入Ar气保护下的管式炉中，以5℃/min升温至280℃～300℃，保持2h，再以5℃/min升温至700℃～800℃，保持2h，制成复合导电炭PANC@BP；其中，PAN热解炭的修饰量控制在3.5～12.7wt.％；

步骤2：将复合导电炭PANC@BP、聚丙烯腈PAN和单质硫按重量比1:10:50进行干法球磨混合。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2包括：将PANC@BP 1～5份、PAN 10～50份、S 20～80份的原料研磨均匀；然后将混合物行星球磨6h～8h；再在Ar气保护下的管式炉中，以5℃/min～10℃/min升温至300℃，加热6h～10h，即得所述硫电极材料。

6.一种基于固-固反应机理的硫电极材料的锂电池，其特征在于：包括正极层、难溶性电解质层、负极层；所述正极层包括权利要求1-3中任一项所述基于固-固反应机理的硫电极材料。

7.根据权利要求6所述的一种基于固-固反应机理的硫电极材料的锂电池；其特征在于：

所述难溶性电解质层为难溶性碳酸酯类电解液1M LiPF₆/PC-EC-DEC(1:4:5,v/v/v)；

所述负极层采用锂金属、石墨或者单质硅。

8.根据权利要求6所述的一种基于固-固反应机理的硫电极材料的锂电池的制备方法，其特征在于：将复合导电材料与导电剂乙炔黑、粘结剂PTFE按80:10:10的质量比混合均匀，加入异丙醇调浆后，在双辊压膜机上反复辊压，制成厚度为0.1～0.15mm的电极膜片，然后在60℃下真空干燥；将上述制备的膜片冲压在铝网集流体上得到正极极片，与负极极片、电解液在手套箱内组装成扣式电池。