[发明专利]一种高能量密度的锂硫电池电极的制备方法及应用

摘要

本发明涉及用于电化学能量储存的锂硫电池领域，具体涉及一种高能量密度的锂硫电池电极的制备方法及应用。首先制备三维导电碳纤维网络，然后将碳纳米管、导电炭黑与单质硫混合形成均匀的单质硫浆料，以三维导电碳纤维网络作为集流体，直接将三维导电碳纤维网络浸入单质硫浆料中，注入单质硫浆料后烘干，形成硫在三维导电碳纤维网络内均匀分布的碳/硫复合锂硫电池电极，进一步组装电池制备出高能量密度的锂硫电池。本发明通过在电极制备过程中使用三维柔性高导电碳纤维网络和高度分散的单质硫浆料，获得了高载硫量的正极材料，使得锂硫电池在单位面积高载硫量的情况下，仍然实现了很高的比容量以及良好的循环性能。

主权项

一种高能量密度的锂硫电池电极的制备方法，其特征在于，首先制备三维导电碳纤维网络，然后将碳纳米管、导电炭黑与单质硫混合形成均匀的单质硫浆料，以三维导电碳纤维网络作为集流体，直接将三维导电碳纤维网络浸入单质硫浆料中，注入单质硫浆料后烘干，形成硫在三维导电碳纤维网络内均匀分布的碳/硫复合锂硫电池电极；三维导电碳纤维网络是以脱脂棉为原材料，通过800～1200℃高温处理使材料碳化、结晶化，从而得到体积可控、空心、高导电、柔性的碳纤维网络结构体，中空碳纤维的直径为1～100微米，内径为0.5～90微米；通过调节单质硫浆料的浓度来调控硫的担载量，其中所述烘干温度为60～100℃，烘干时间为24小时，得到锂硫电池电极材料；在锂硫电池电极中，硫的担载量根据浆料的浓度20mg/ml～100mg/ml及浆料中硫的质量百分含量来调节，硫的质量面密度为1 mg/cm2～80 mg/cm2。