[发明专利]一种双炭布柔性锂硫电池及其制备方法

摘要

一种双炭布柔性锂硫电池及其制备方法，属于锂硫电池制备技术领域。所述的锂硫电池有柔性正极、柔性负极、PP隔膜、电解液、铝塑膜构成；制备过程中，正极与负极均使用商业化柔性炭布作为载体。利用炭布作为正极载体，可以有效解决单质硫的导电性问题与避开传统涂覆法制备的电极在弯曲之后发生电极活性物质脱落的问题。而利用炭布作为负极载体，一方面有效的改善金属锂负极的柔韧性；同时另一方面，炭布作为三维的导电骨架可以有效的分散电流而使得金属锂在充放电过程中可以均匀的溶解和沉积而抑制枝晶的生长，从而利于电池的寿命提升。本发明首次制备CC@Co/CNTs材料，其相较于炭布原材料，具有更高的比表面积与导电性。

主权项

1.一种双炭布柔性锂硫电池的制备方法，所述的锂硫电池由柔性正极、柔性负极、PP隔膜、电解液、铝塑膜构成；所述的PP隔膜位于柔性正极和柔性负极之间；所述的柔性正极和柔性负极与PP隔膜之间充满电解液；所述的柔性正极和柔性负极外封装有铝塑膜；所述的柔性正极和柔性负极的载体均为炭布、CC@CoO_x、CC@ZIF‑67及CC@Co/CNTs中的一种或多种叠加组合；其特征在于：所述方法具体步骤如下：步骤一：柔性正极的制备：（1）将可溶性钴盐与尿素溶解于水中，其中，可溶性钴盐浓度为0.001~0.2 mmol/L，尿素浓度为0.001~0.2 mmol/L，取10~80 mL上述得到的混合溶液放入水热釜，并将长×宽为1~4cm×1~8cm的炭布浸入水热釜的混合溶液中，进行水热反应，得到负载有钴氧化物纳米线的炭布，命名为CC@CoO_x；所述水热反应的温度为50~150℃，时间为2~48 h；（2）将2‑甲基咪唑溶解于有机溶剂中，并将（1）制得的CC@CoO_x放入其中，使2‑甲基咪唑的浓度为0.001~0.1 mol/L，进行溶剂热反应，使得钴氧化物纳米线与2‑甲基咪唑反应生成金属‑有机框架纳米线，得到CC@ZIF‑67；所述溶剂热反应的温度为60~200℃，时间为2~48 h；（3）在保护气与碳源混合气下，将（2）得到的CC@ZIF‑67在高温下进行热解，使得金属‑有机框架碳化并生长碳纳米管，得到CC@Co/CNTs；所述高温热解的温度为500~1500℃，时间为0.5~12 h；（4）在（3）得到的CC@Co/CNTs表面涂抹一层1 M的多硫化锂溶液作为活性物质，即得到柔性正极；步骤二：柔性负极的制备：（1）在电解池中，以炭布或者CC@Co/CNTs为阴极，金属锂片为阳极，进行电镀，电流密度为0.01~10 mA/cm²，电镀时间为2~96 h；或者将0.2~20g金属锂熔融之后，将长与宽均为1~8cm的炭布在熔融锂中浸润3~120s，吸取锂源，冷却到室温后即得到柔性负极；步骤三：柔性锂硫电池的制备：在步骤一所得的柔性正极与步骤二所得的柔性负极之间加入PP隔膜，滴加20μL~2 mL电解液，使用铝塑膜进行封装，即得到柔性锂硫电池。