[发明专利]一种以碳/硫复合正极材料为正极的电池的制备方法

摘要

本发明涉及现代电池工业，具体涉及一种以碳/硫复合正极材料为正极的电池的制备方法。一种以碳/硫复合正极材料为正极的电池的制备方法，包括以下步骤：玉米芯活性炭的制备；碳／硫正极复合材料的制备；以及电池的组装。本发明以玉米芯为原料，采用磷酸活化法制备了具有高比表面积的玉米芯活性炭，与单质硫进行熔融复合制得的碳／硫复合正极材料表现出了良好的电化学性能。以硫／玉米芯活性炭复合材料为正极，锂为负极的锂硫电池在0.2mA/cm²的电流下首次放电比容量高达761.2mAh/g，循环20次后放电比容量仍有683.2mAh/g，容量保持率达89.75％。同时玉米芯活性炭廉价易得，碳材料及复合材料制备工艺简单，适合工业化应用，具有一定发展前景。

主权项

一种以碳/硫复合正极材料为正极的电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：玉米芯活性炭的制备：（1）用18目的标准筛过筛后的玉米芯用70％浓磷酸以2.5浸渍比于100℃下浸渍18h后放入石英槽并置于陶瓷管内；（2）将氮气流量调节到40cm³／min，并以10℃／min的升温速度加热到活化温度，在该温度下保温2h；（3）活化结束后停止加热，继续通氮气至炉内温度降至室温，将产品取出用10％的盐酸在90℃下浸泡30min；（4）用双层滤纸将液体进行抽滤，并用大量蒸馏水冲洗，使其pH值达到7，转入研钵中干燥24h；（5）将制备的玉米芯活性炭材料充分研磨，用400目标准筛过滤，然后将样品转入试样瓶或袋中备用；步骤2：碳／硫正极复合材料的制备：（1）将升华硫和玉米芯活性炭按3：1质量比混合，将其充分研磨且混合均匀，混合物装入密封反应釜中，将密封的反应釜置于箱式电阻炉中升温至150℃、并保持5 h，然后升温至300℃、保持3 h，最后自然冷却至室温，得到碳／硫黑色粉末；（2）将所制得的硫／碳复合材料粉末与超级导电炭、聚偏氟乙烯混合，将材料研磨3 h；将研磨后的混合物加NMP，搅拌30 min制成具有一定黏度的浆液，将浆液均匀涂覆在20um厚的铝箔集流体上；将涂过的铝箔在室温条件下自然晾干后送往真空干燥箱40℃下干燥2 h，再升温到80℃，干燥12 h；干燥完毕后，用14mm皮带冲将其冲成14 mm的圆片并压片；步骤3：电池的组装：将上述制备的复合材料正极片为正极，金属锂片为负极，Celgard2300聚丙烯微孔膜为隔膜，注入浓度为1mol／L的双三氟甲基磺酸酰亚胺锂，溶剂为乙二醇二甲醚(DME)+1，3‑二氧戊环(DOL)的电解液，在充满干燥氩气的手套箱中组装2016型扣式电池。