[发明专利]一种锂电池的电极材料及其制备方法

说明书

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种锂电池的电极材料及其制备方法。本发明研制的产品中，包括集流体、活性物质涂层和隔离层；所述活性物质涂层包括：硫载体、导电炭黑和硫；所述隔离层包括：聚环氧乙烯和纳米二氧化钛；所述纳米二氧化钛为单分散纳米二氧化钛。在制备时，先将硫载体和硫混合后，高温渗硫，再将渗硫后的硫载体、导电炭黑混合，并加入分散剂分散均匀，随后涂覆于集流体表面，烘干后将聚环氧乙烯和纳米二氧化钛混合分散液涂覆于所述活性物质涂层表面，待涂覆完成后，烘干，即得。本发明产品的循环性能较佳。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域。更具体地，涉及一种锂电池的电极材料及其制备方法。

背景技术

二次电池在新能源结构中占据重要地位，但是目前商品化的二次电池体系在能量密度、资源储备等方面均无法满足电动汽车、大规模储能等重要新兴领域的巨大需求。锂硫电池在原理上可以实现低成本、高能量密度同时对环境友好，因而被认为是具有巨大潜力的下一代二次电池体系。然而，锂硫电池的发展还面临着一些亟待解决的问题，比如锂负极枝晶生长导致的安全隐患、硫正极的导电性差、反应生成的中间产物溶于电解液导致穿梭效应等，这些问题严重影响活性物质的利用率和电池的循环稳定性。

而对于锂硫电池正极的电极材料而言，现主要为硫，其距离实际的商业化还存在一些技术问题需要解决，主要可以概括为以下几点：

(1)单质硫的离子电导和电子电导都比较差，导致活性物质的利用率较低，倍率性能也远不如传统的锂离子电池。虽然通过添加一定量的导电添加剂可以一定程度缓解这个问题，但是大量导电剂的使用会严重降低电池的整体能量密度。

(2)正极硫在充放电过程中产生的中间产物多硫离子会溶于醚类电解液。溶于电解液中的多硫离子在浓度梯度的作用下会从正极扩散到金属锂负极一侧，并与金属锂发生不可逆的化学反应，导致活性物质的损失。同时，过多的多硫离子扩散到负极，对金属锂也会产生腐蚀作用，使金属锂更加不稳定。更为严重的是，在充电过程中，在电场力的作用下，扩散到负极的低价态的多硫离子会返回正极一侧，并再次被氧化成高价的多硫离子，如此往复，这种行为被称作穿梭效应，穿梭效应会导致库伦效率降低和过充现象。

(3)单质硫的密度大于最终放电产物硫化锂，硫化锂的密度比硫低，导致在放电过程中正极会产生约80％的体积膨胀，容易导致电极结构的破坏甚至导致活性物质与集流体的脱落，使活性物质因无法得失电子而失活。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有锂硫电池的锂电池的电极材料因多硫化物的穿梭引起循环性能不断下降的缺陷和不足，提供一种锂电池的电极材料及其制备方法。

本发明的目的是提供一种锂电池的电极材料。

本发明另一目的是提供一种锂电池的电极材料的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种锂电池的电极材料，包括集流体、活性物质涂层和隔离层；

所述活性物质涂层包括：硫载体、导电炭黑和硫；

所述隔离层包括：聚环氧乙烯和纳米二氧化钛；

所述纳米二氧化钛为单分散纳米二氧化钛。