[发明专利]一种锂硫电池正极水性导电粘结剂的制备方法

权利要求书

1.一种锂硫电池正极水性导电粘结剂在制备高硫负载正极中的应用，所述的高硫负载为商业化的铝箔集流体上8 mg•cm-2以上的硫载量，其特征在于，原料包括碳材料与粘结性聚合物，两者的质量比为0.9-1.1:0.9-1.1，其中，所述的碳材料包括零维碳、一维碳和二维碳，三者的质量比为零维碳：一维碳：二维碳=3-9:1-8:1-3；零维碳、一维碳、二维碳与粘结性聚合物复合，构建成点、线、面相互接触的导电三维网络；高硫负载正极的制备方法包括如下步骤：

1）将少量第一粘结性聚合物溶解于去离子水中配成溶液；

2）利用搅拌剪切分散将一维碳材料粉末溶解于部分步骤1）所制备的溶液，并超声分散，得到一维碳材料分散液；

3）将零维碳、二维碳材料与第二粘结性聚合物混合，再倒入步骤1）所制备的溶液的剩余部分；

4）利用机械研磨对混合物进行处理，处理方式包括球磨或砂磨；

5）将步骤4）得到的浆料倒出，加入步骤2）得到的一维碳材料分散液，进行搅拌剪切分散处理；

6）在步骤5）得到的浆料中继续加入粘结性聚合物，再向浆料中加入去离子水，继续搅拌剪切，得到所述导电粘结剂；

7）将科琴黑与升华硫研磨均匀后，热熔处理；将碳硫复合物与所述水性导电粘结剂以去离子水均匀混合，机械球磨调浆，并将浆料涂覆于铝箔集流体上作为极片。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，导电粘结剂的溶剂为水，碳材料与粘结性聚合物分散在水中形成的粘稠分散液，粘稠分散液的粘度为500-20000 mPa·s；固含量为1-20%。

3.如权利要求2所述的应用，其特征在于，粘稠分散液的粘度为1000-7000 mPa·s；固含量为2-10%。

4.如权利要求1至3任一项所述的应用，其特征在于，粘结性聚合物为羧甲基纤维素、丁苯橡胶、聚氨酯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸盐、黄原胶、瓜尔豆胶、阿拉伯胶、明胶、卡拉胶、壳聚糖、LA133水性粘结剂中的至少一种。

5.如权利要求1至3任一项所述的应用，其特征在于，一维碳为多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、气相生长碳纤维中的一种或几种，长径比为100-8000；二维碳材料为天然石墨粉、膨胀石墨中的至少一种，其中膨胀石墨目数为10-5000；零维碳包括乙炔黑、科琴黑中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤1）中的溶液，聚合物的浓度为1-50g/L。

7.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤2）的搅拌剪切时间为30-90 min；超声时间为10-30 min,超声频率范围为5-30 KHz。

8.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤4）球磨为，直径为2-4 mm球磨小珠与直径为7-9 mm的球磨大珠按照1:1-10的质量比混合。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，步骤4），球磨处理转速为100-600 rpm，球磨时间为1-8 h；砂磨处理转速为200-1200 rpm，砂磨时间为0.5-5 h。