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一種復(fù)合電極及其制備和應(yīng)用的制作方法

文檔序號(hào):12725930閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種復(fù)合電極,其特征在于:所述復(fù)合電極是由正極材料與活性物質(zhì)通過混合法或原位反應(yīng)法復(fù)合而成;其中,活性物質(zhì)為硫或硫化鋰,活性物質(zhì)占電極總質(zhì)量含量為50-95%,優(yōu)選70-90%;所述正極材料為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈦酸鋰、鋰離子電池三元材料、磷酸釩鋰中的一種或二種以上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電極,其特征在于:硫化鋰粒徑為10nm-500nm;其中,優(yōu)選10-50nm,正極材料粒徑為0.1-10μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電極,其特征在于:

所述正極材料中不含有、或還可以摻雜或包覆導(dǎo)電碳材料,碳材料含量為0-10%;所述導(dǎo)電碳為Super P、AB、KB、BP、XC-72中的一種或二種以上。

4.一種權(quán)利要求1-3任一所述復(fù)合電極的制備方法,其特征在于:所述復(fù)合電極按如下任一過程制備而成:

球磨混合法:將正極材料與單質(zhì)硫或硫化鋰按50:50-95:5的質(zhì)量比球磨混合,3-10h后可得產(chǎn)物,其中轉(zhuǎn)速為300-600r/min,混合過程可以為干粉混合或也可以添加適量溶劑,溶劑包括異丙醇、乙醇、丙酮、水中的一種或二種以上;

溶劑化混合法:將硫化鋰溶解或分散于溶劑中,加入正極材料,攪拌混合3-5h后,將溶劑烘干,得溶劑化的目標(biāo)產(chǎn)物,將溶劑化的目標(biāo)產(chǎn)物置于管式爐中,Ar或N2氣氛,200-500℃條件下焙燒1-10h,去除溶劑后得目標(biāo)產(chǎn)物;其中,分散溶劑為乙醇、二硫化碳、苯、四氫呋喃中的一種或二種以上;正極材料與硫化鋰質(zhì)量比為50:50-95:5;

原位反應(yīng)法a.取硫酸鋰溶解或分散于溶劑中,加入制備正極材料的前軀體,充分混合后,添加碳源,攪拌3-5h后,烘干溶劑,Ar和/或N2氣氛,800-1000℃條件下焙燒2-15h,得硫化鋰和正極材料的目標(biāo)產(chǎn)物;其中,所述溶劑為水、乙醇、異丙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一種或二種以上;所述硫酸鋰與目標(biāo)產(chǎn)物摩爾比為1:1,硫化鋰與正極材料質(zhì)量比為(1:1)~(19:1),所述碳源為蔗糖、葡萄糖、糠醛、明膠、淀粉中的一種,其中碳源經(jīng)高溫焙燒后所得碳粉與硫酸鋰摩爾比為2:1,所述制備正極材料的前軀體為氫氧化鋰、碳酸鋰、磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫胺、醋酸亞鐵、硫酸亞鐵、碳酸鈷、醋酸鈷、硫酸錳、鈦酸四丁酯、硝酸鎳、醋酸鎳、硝酸鈷中的一種或二種以上;

原位反應(yīng)法b.取所需比例的硫化鋰和硫溶于溶劑中,攪拌反應(yīng)3-12h后,加入制備正極材料的前軀體,攪拌,充分混合3-5h后,烘干溶劑,Ar或N2氣氛,800-1000℃條件下焙燒2-15h,得目標(biāo)產(chǎn)物;其中,所述硫化鋰與單質(zhì)硫的摩爾比為(1:3)~(1:7);所述制備正極材料的前軀體為氫氧化鋰、碳酸鋰、磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫胺、醋酸亞鐵、硫酸亞鐵、碳酸鈷、醋酸鈷、硫酸錳、鈦酸四丁酯、硝酸鎳、醋酸鎳、硝酸鈷中的一種或二種以上;所述溶劑為1,3-二氧五環(huán)、乙二醇二甲醚、四甲基二甲醚、二甲基亞砜中的一種或二種以上。

5.一種權(quán)利要求1-4任一所述的復(fù)合電極材料的應(yīng)用,其特征在于:所述復(fù)合電極材料可用于鋰離子-鋰硫混合電池中,或也可用于鋰硫電池中。

6.一種權(quán)利要求5所述的復(fù)合電極材料的應(yīng)用,其特征在于:所述鋰離子-鋰硫混合電池其正負(fù)極可以為以鋰為負(fù)極,硫或硫化鋰復(fù)合正極材料為正極,也可以為以石墨為負(fù)極,硫化鋰復(fù)合正極材料為正極;

其電解液濃度為1-7M,具體成分:電解質(zhì)鹽為雙-三氟甲基磺酸酰亞胺鋰、高氯酸鋰、磺酸酰亞胺鋰中的一種或兩種以上;溶劑為1,3-二氧五環(huán)、四甘醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二甲基亞砜中的一種或二種以上;

添加劑為硝酸鋰、碘化鋰中的一種,質(zhì)量濃度為0.1-0.5%。

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