[发明专利]一种硫基锂离子电池正极材料及其制备方法和应用

摘要

本发明为一种硫基锂离子电池正极材料及其制备方法和应用。该硫基锂离子电池正极材料在制备过程中，采用金属锂粉末锂化硫正极材料：在惰性气氛保护下，采用球磨法或涂覆法实现金属锂粉末与硫‑碳基复合材料或硫‑聚合物基复合材料等硫基正极的均匀混合，然后向该混合物滴加一定量电解液，经过适宜的锂化时间，得到高度锂化的正极材料。本发明以锂化硫正极的角度切入，代替金属锂负极来提供锂源，节约了锂硫电池的使用以及生产成本，同时避免了金属锂作为负极时所带来的枝晶问题，从而提高了锂硫电池体系的安全性。

主权项

1.一种硫基锂离子电池正极材料，其特征为该材料由如下方法制备而得，所述的方法为以下两种方法之一任意：方法一，球磨法混合金属锂粉末与硫基正极材料，包括以下步骤：(1)在氩气气氛保护下，按一定比例称取金属锂粉末与硫基正极材料，加入电解液浸润后用行星式球磨机球磨1～12h；然后在0℃～50℃下锂化4～48h；得到高度锂化的正极材料；其中，金属锂粉末与硫基正极材料的质量比为1：1～10；每100mg金属锂粉末加电解液10～100ml；所述的步骤(1)中球磨转速为100～900转/分钟；(2)将步骤1得到的高度锂化的硫基正极材料、导电剂和粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)在氩气气氛保护下混合，滴入氮甲基吡咯烷酮溶剂，配成浆料，并涂敷在集流体上，晾干碾压、剪裁，得到硫基锂离子电池正极材料；物料质量比为硫基正极材料：导电剂：粘结剂＝7～8.5：0.5～2：1，所述的导电剂为乙炔黑或Super P；集流体上浆料的涂覆厚度为0.01～0.1mm；或者，方法二，涂覆法混合金属锂粉末与硫基正极材料，包括以下步骤：(1)将硫基正极材料、导电剂和粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)混合，滴入氮甲基吡咯烷酮溶剂，配成浆料，均匀涂敷在集流体上，于40～80℃下干燥3～12h后，碾压、剪裁，得到硫基正极极片；其中，物料质量比为硫基正极材料：导电剂：粘结剂＝7～8.5：0.5～2：1，所述的导电剂为乙炔黑或Super P；集流体上浆料的涂覆厚度为0.01～0.1mm；(2)在氩气气氛保护下，采用涂覆法将金属锂粉末均匀涂覆在步骤1中的硫基正极极片上，然后向该涂覆有金属锂粉末的正极极片上滴加电解液，然后在0℃～50℃下锂化4～48h，得到硫基锂离子电池正极材料；其中，金属锂粉末与硫基正极材料的质量比为1：1～10；每100mg金属锂粉末加电解液10～100ml；所述的方法一或方法二中的电解液浓度为0.5～2M，其溶质为LiPF6或LiTFSI，溶剂为EC、DMC、DEC、DOL和DME中的两种或多种；所述的方法一和方法二中的硫基活性材料具体为硫‑聚丙烯腈复合材料、硫‑聚吡咯复合材料、硫‑碳纳米管复合材料、硫‑石墨烯复合材料或硫‑介孔碳复合材料；所述的方法一和方法二中的集流体为铝箔、含碳铝箔、泡沫镍或碳纤维布。