[发明专利]一种锂硫电池的电极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种锂硫电池的电极，包括集流体，其特征在于：所述集流体的表面依次设有微裂纹碳纳米管层、活性物质层、碳纳米管及钛酸锂复合隔层；

所述集流体为铝基底；

所述活性物质层为碳/硫活性物质层；

所述碳纳米管及钛酸锂复合隔层为多壁碳纳米管和钛酸锂纳米球交叉连接的网络结构层。

2.一种权利要求1所述锂硫电池的电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、制备微裂纹碳纳米管层

将多壁碳纳米管、导电剂、粘结剂和溶剂混合配成多壁碳纳米管浆料，涂覆在铝基底上，干燥，得到表面设有微裂纹碳纳米管层的集流体；

二、制备活性物质层

将升华硫、含碳导电剂、粘结剂和溶剂混合配成活性物质浆料，涂覆在集流体的微裂纹碳纳米管层表面，干燥，得到形成活性物质层的电极；

三、制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料

1)将钛源化合物和水混合，再加入氧化剂和碱性溶液，得到前驱体溶液；

2)将前驱体溶液与稀释剂混合，再加入锂源化合物和结构导向剂，混合，然后加入多壁碳纳米管，将所得的溶液干燥，再将所得的粉体烧结，得到碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料；

四、制备复合隔层

将碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料、粘结剂和溶剂配成隔层浆料，涂覆在电极的活性物质层表面，干燥，得到具有三明治结构的电极。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述制备微裂纹碳纳米管层的步骤中，多壁碳纳米管浆料包括以下质量份的组分：5～10份多壁碳纳米管，0.5～2份导电剂，0.5～2份粘结剂，100～150份溶剂。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述制备活性物质层的步骤中，活性物质浆料包括以下质量份的组分：8～15份升华硫，3～10份含碳导电剂，1～5份粘结剂，100～150份溶剂。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的步骤中，所用的组分具体如下：钛源化合物为氮化钛；氧化剂为过氧化氢；碱性溶液为氨水；稀释剂选自水和乙醇；锂源化合物为氢氧化锂；结构导向剂为聚乙烯吡咯烷酮。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的步骤中，各组分的用量如下：钛源化合物与氧化剂的摩尔比为1：(30～50)；钛源化合物与碱性溶液的质量比为1：(15～30)；钛源化合物与稀释剂的用量比为1g：(400～800)mL；钛源化合物与锂源化合物的摩尔比为1：(0.5～2)；钛源化合物与结构导向剂的质量比为1：(0.1～0.3)；钛源化合物与多壁碳纳米管的质量比为1：(1～5)。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述制备复合隔层的步骤中，隔层浆料包括以下质量份的组分：6～12份碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料，0.5～2份粘接剂，40～100份溶剂。

8.一种锂硫电池，其特征在于：所述锂硫电池的阴极为权利要求1所述的电极。