[发明专利]锂硫电池正极材料、制备方法、正极片及锂硫电池在审

专利信息
申请号: 202010228545.3 申请日: 2020-03-27
公开(公告)号: CN111403714A 公开(公告)日: 2020-07-10
发明(设计)人: 吕伟;王若琛;邓亚茜;罗冲;杨全红;康飞宇 申请(专利权)人: 清华大学深圳国际研究生院
主分类号: H01M4/36 分类号: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M4/13;H01M10/052
代理公司: 深圳市鼎言知识产权代理有限公司 44311 代理人: 曾昭毅;郑海威
地址: 518055 广东省深圳市*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 电池 正极 材料 制备 方法
【说明书】:

发明提供了一种锂硫电池正极材料,包括导电基底、单质硫以及位于所述导电基底表面上的第一催化剂与第二催化剂、所述第一催化剂以及第二催化剂相互接触。本发明提供的所述锂硫电池正极材料能够降低多硫化物穿梭效应。本发明还提供了一种锂硫电池正极材料的制备方法以及一种正极片和包括所述正极片的锂硫电池。

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材料、所述锂硫电池正极材料的制备方法、正极片及锂硫电池。

背景技术

锂硫电池因其超高的理论比容量(2600wh·Kg-1),是新一代最有前景的锂电池。但是锂硫电池在充放电过程中会生成中间态,如多硫化物。其中,多硫化物具有穿梭效应,即多硫化物易溶于电解液,并随着电解液穿梭至电池的负极,导致活性物质的流失。多硫化物的穿梭效应极大的影响了锂硫电池的循环性能,并由此导致锂硫电池容量的衰减。

为了解决该问题,目前一方面是对碳基材料进行改性,例如在表面接入官能团或进行杂原子掺杂等,加强碳基体对多硫化物的吸附能力;另一方面是通过金属氧化物、硫化物和多硫化物之间形成较强的键和作用抑制多硫化物的溶解。然而,上述方法只是简单地将硫化物通过物理或化学吸附锚定于正极材料,若硫化物未能及时转化为硫化锂,则会导致正极材料表面的活性位点被占据,因此正极材料上吸附的多硫化物有限,仍然无法较好地阻止穿梭效应。

发明内容

有鉴于此,有必要提供一种能够降低多硫化物穿梭效应的锂硫电池正极材料。

另,还有必要提供一种所述锂硫电池正极材料的制备方法。

另,还有必要提供一种包括所述锂硫电池正极材料的正极片。

另,还有必要提供一种包括所述正极片的锂硫电池。

本发明提供一种锂硫电池正极材料,包括导电基底、单质硫以及位于所述导电基底表面上的第一催化剂与第二催化剂、所述第一催化剂以及第二催化剂相互接触。

本发明还提供一种锂硫电池正极材料的制备方法,包括以下步骤:

将导电基底悬浮液与表面活性剂加入到溶剂中,混合后形成第一分散液;

将第一金属盐加入到所述第一分散液中,混合并加热后得到第二分散液;

将第二金属盐以及含硫前驱体加入到所述第二分散液中,混合并加热后得到第三分散液;

分离所述第三分散液的固相并干燥,得到导电复合材料;以及

将单质硫与所述导电复合材料混合,从而得到所述锂硫电池正极材料。

本发明还提供一种正极片,包括所述的锂硫电池正极材料,所述正极片还包括集流体、导电剂以及粘结剂,所述锂硫电池正极材料涂覆于所述集流体的表面上。

本发明还提供一种锂硫电池,包括所述的正极片。

本发明提供的所述锂硫电池正极材料可同时提供强大的化学吸附作用以及充足的催化活性位点,并诱导多硫化物,即锂硫电池在循环过程中的中间产物在正极材料上均匀沉积。其中,所述第一催化剂和所述第二催化剂对多硫化物具有化学吸附作用。同时,所述锂硫电池正极材料包括所述第一催化剂和所述第二催化剂,使得所述锂硫电池正极材料具有双向催化效应。所述第一催化剂和所述第二催化剂可分别促进多硫化物发生氧化和还原反应,降低了多硫化物的穿梭效应。此外,所述第一催化剂和所述第二催化剂分别由不同的材料组成,且所述第一催化剂以及第二催化剂相互紧密接触形成异质结构,使得电子在两者的界面处传输,可加速所述锂硫电池内部的氧化还原反应。

附图说明

图1是本发明较佳实施例中的锂硫电池正极材料的结构示意图。

图2是本发明较佳实施例中的锂硫电池正极材料的制备方法的流程图。

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