一種鋰硫電池用導(dǎo)電漿料及其制備方法、鋰硫電池硫正極電極片的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種裡硫電池正極材料，更具體地說，是一種改性硫電極材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 裡離子電池具有能量密度高，自放電小、無記憶效應(yīng)、工作溫度范圍寬、循環(huán)壽命 長等優(yōu)點，是目前綜合性能較好二次電池體系，并已廣泛應(yīng)用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和筆記本電 腦等便攜式電子設(shè)備上。然而隨著電子電動設(shè)備的不斷發(fā)展，尤其是近年來電動汽車和混 合動力汽車的興起，傳統(tǒng)裡離子電池已經(jīng)越來越難W滿足人們對于電池能量的需求。傳統(tǒng) 裡離子電池正極材料W過渡金屬氧化物為主（如LiCo化、LiMn化和LiFeP〇4等），雖然具有循 環(huán)壽命長、安全性好等優(yōu)點，但是受到其相對較低的理論比容量限制，難W滿足動力電池對 高能量密度的需求。裡硫電池是W單質(zhì)硫為正極，金屬裡為負(fù)極的電池體系。單質(zhì)硫擁有 1675mAh g-i的理論比容量，對應(yīng)的裡硫電池?fù)碛?600Wh kg-i的理論比能量，是目前商業(yè)化 裡離子電池實際所能達(dá)到的近10倍左右，同時活性物質(zhì)硫的來源廣泛，價格低廉，環(huán)境友 好，因此裡硫電池被認(rèn)為是最具潛力新一代高能儲能體系之一（參見：Manthiram, A.， S.Η.Chung,and C.Zu,Lithium-sulfur batteries :progress and prospects[J].Adv Mater ,2015.27( 12): 1980-2006.)。盡管裡硫電池?fù)碛腥绱说恼T人的優(yōu)點，但該體系仍然存 在著一些問題，導(dǎo)致其商業(yè)化進(jìn)程緩慢。運些問題包括硫及還原產(chǎn)物L(fēng)i2S的電子、離子傳導(dǎo) 性差，充放電過程電極體積變化大，中間產(chǎn)物在電解液中的具有溶解性W及伴隨的"穿梭效 應(yīng)"等，導(dǎo)致裡硫電池的循環(huán)壽命較差（參見：Fang,X.and H.Peng,A revolution in electrodes:recent progress in rechargeable lithium-sulfur b曰tteries[J].Sm曰11, 2015.11 (13): 1488-511.)。近年來，各類的硫碳復(fù)合物材料被合成，并有效提高了裡硫電池 的電化學(xué)性能，然后復(fù)雜且昂貴的特殊結(jié)構(gòu)碳材料制備并不適用于工業(yè)化生產(chǎn)，而采用多 功能粘結(jié)劑有望簡單而有效的達(dá)到提升電池性能的目的。在電池中，粘結(jié)劑一般是將活性 物質(zhì)粘結(jié)到集流體上，在充放電過程中被用W維持電極的結(jié)構(gòu)完整性，確保電子通路，保證 電池正常運行的高分子材料，是影響電池性能的至關(guān)重要的因素。現(xiàn)在用于裡硫電池正極 材料的粘結(jié)劑仍W傳統(tǒng)的聚偏氣乙締(PVDF)為主。但傳統(tǒng)的聚偏氣乙締作為粘結(jié)劑，由于 其毒性過大，且必須使用有毒的溶劑，生產(chǎn)中對環(huán)境的污染很大，對作業(yè)人員的健康造成威 脅。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種價格低廉，安全環(huán)保、易于工 業(yè)化，可顯著提高硫正極電化學(xué)性能的裡硫電池用導(dǎo)電漿料；
[0004] 本發(fā)明的另一目的是提供上述裡硫電池硫正極漿料的制備方法；
[0005] 本發(fā)明的又一目的是提供上述利用上述裡硫電池正極漿料制備裡硫電池正極電 極片。
[0006] -種裡硫電池用導(dǎo)電漿料，各組分按重量份計包括:黃著膠2份、水35-40份、單質(zhì) 硫 4-8 份、KS-62-6 份。
[0007] 作為優(yōu)選方案，上述的裡硫電池用導(dǎo)電漿料，各組分按重量份計包括:黃著膠2份、 水36份、單質(zhì)硫6份、KS-63份。
[0008] 優(yōu)選的，所述單質(zhì)硫為升華硫。
[0009] 優(yōu)選的，所述水為去離子水。
[0010] 上述裡硫電池用導(dǎo)電漿料的制備方法，按配方比例將黃著膠加入水中溶解分散， 加入單質(zhì)硫和KS-6，攬拌至混合均勻，即可。
[0011] -種裡硫電池硫正極電極片的制備方法，包括如下步驟：
[0012] 1)將侶錐依次用去離子水和丙酬清洗，干燥、裁成直徑14mm的圓片；
[0013] 2)將上述的漿料倒在清洗干燥后的侶錐上，用旋涂的方式將漿料涂覆在侶錐的毛 面，干燥后冷卻，即可得到正極電極片。
[0014] 優(yōu)選的，所述步驟1)中，所述裁剪采用80°C下模切的方式。
[0015] 優(yōu)選的，所述步驟2)中，所述干燥的過程采用先真空干燥再常壓干燥的方法。
[0016] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述真空干燥的溫度為60°C、干燥時間為化;所述常壓干燥的溫度 為80°C、干燥時間為化。
[0017] 優(yōu)選的，所述步驟2)中，所述冷卻過程采用將干燥后的電極片于30s內(nèi)迅速冷卻。
[0018] 優(yōu)選的，所述步驟2)中，將2ml漿料均勻的旋涂于14mm的侶錐上。
[0019] 黃著膠是膠黃著樹的分泌物。在樹膠中W它的溶液的粘度最高，主要用于食品、醫(yī) 藥和化妝品，但無人想到將其應(yīng)用于電池的制備中。本發(fā)明經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，利用黃著膠作為裡 硫二次電池正極材料粘結(jié)劑，不僅提高了電極材料的電化學(xué)性能，而且對環(huán)境無任何污染， 對人體為傷害。經(jīng)測試，本發(fā)明正極材料的裡硫電池在高放電比電容（1200mAh/g)時，循環(huán) 次數(shù)在200次W上，電容仍可W保持穩(wěn)定。
[0020] KS-6為大顆粒石墨粉，羽毛狀，具有一定的儲裡功能，實際生產(chǎn)中用于正極。本發(fā) 明將KS-6導(dǎo)電劑，和黃著膠協(xié)同，滲入硫后，其導(dǎo)電性能不容易下降，硫碳比達(dá)到4:1仍保持 優(yōu)良的電化學(xué)性能。硫碳比為2:1時，可實現(xiàn)電池最佳的電學(xué)化性能。
【具體實施方式】
[0021] W下對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用 于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0022] 實施例1:
[0023] -種裡硫電池用導(dǎo)電漿料，各組分及含量參見表1。
[0024] 其制備方法為，按配方比例將黃著膠加入水中溶解分散，加入單質(zhì)硫和KS-6,攬拌 至混合均勻，即可。
[0025] 進(jìn)一步將其制備成裡硫電池硫正極電極片，包括如下步驟：
[0026] 1)將侶錐依次用去離子水和丙酬清洗，干燥、80°C下模切成直徑14mm的圓片；
[0027] 2)將上述的漿料倒在清洗干燥后的侶錐上，將2ml漿料均勻的旋涂于侶錐的毛面， 先真空干燥，溫度為60°C、干燥時間為化，再常壓干燥，溫度為80°C、干燥時間為化，30s內(nèi)迅 速冷卻至室溫，即可得到正極電極片。
[0028] 采用本實施電極片的裡硫電池性能測試結(jié)果參見表1。
[0029] 實施例2:
[0030] -種裡硫電池用導(dǎo)電漿料，各組分及含量參見表1。
[0031] 其制備方法同實施例1。
[0032] 制作電極片的方法同實施例1。
[0033] 采用本實施電極片的裡硫電池性能測試結(jié)果參見表1。
[0034] 實施例3:
[0035] -種裡硫電池用導(dǎo)電漿料，各組分及含量參見表1。
[0036] 其制備方法同實施例1。
[0037] 制作電極片的方法同實施例1。
[0038] 采用本實施電極片的裡硫電池性能測試結(jié)果參見表1。
[0039] 實施例4:
[0040] -種裡硫電池用導(dǎo)電漿料，各組分及含量參見表1。
[0041] 其制備方法同實施例1。
[0042] 制作電極片的方法同實施例1。
[0043] 采用本實施電極片的裡硫電池性能測試結(jié)果參見表1。
[0044] 表 1
[0045]
[0046] W上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實 施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可W對前述各實施 例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種鋰硫電池用導(dǎo)電漿料，其特征在于：各組分按重量份計包括:黃蓍膠2份、水35-40份、單質(zhì)硫4-8份、KS-62-6份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰硫電池用導(dǎo)電漿料，其特征在于：各組分按重量份計包括： 黃蓍膠2份、水36份、單質(zhì)硫6份、KS-63份。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰硫電池用導(dǎo)電漿料，其特征在于:所述單質(zhì)硫為升華硫。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改性鋰硫電池硫正極納米漿料，其特征在于:所述水為去 咼子水。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的鋰硫電池用導(dǎo)電漿料的制備方法，其特征在于：按 配方比例將黃蓍膠加入水中溶解分散，加入單質(zhì)硫和KS-6，攪拌至混合均勻，即可。6. -種鋰硫電池硫正極電極片的制備方法，其特征在于:包括如下步驟： 1)將鋁箱依次用去離子水和丙酮清洗，干燥，裁成直徑14mm的圓片； 2) 將權(quán)利要求1-4任一項所述的漿料倒在清洗干燥后的鋁箱上，用旋涂的方式將漿料 涂覆在鋁箱的毛面，干燥后冷卻至室溫，即可得到正極電極片。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰硫電池硫正極電極片的制備方法，其特征在于:所述步驟1) 中，所述裁剪采用80°C下模切的方式。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰硫電池硫正極電極片的制備方法，其特征在于:所述步驟2) 中，所述干燥的過程采用先真空干燥再常壓干燥的方法;所述冷卻過程采用將干燥后的電 極片于30s內(nèi)迅速冷卻。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰硫電池硫正極電極片的制備方法，其特征在于:所述真空干 燥的溫度為60°C、干燥時間為8h;所述常壓干燥的溫度為80°C、干燥時間為2h。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰硫電池硫正極電極片的制備方法，其特征在于:所述步驟 2)中，將2ml漿料均勻的旋涂于14mm的鋁箱上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰硫電池用導(dǎo)電漿料，各組分按重量份計包括：黃蓍膠2份、水35-40份、單質(zhì)硫4-8份、KS-6？2-6份。黃蓍膠是膠黃蓍樹的分泌物。在樹膠中以它的溶液的粘度最高，主要用于食品、醫(yī)藥和化妝品，但無人想到將其應(yīng)用于電池的制備中。本發(fā)明經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，利用黃蓍膠作為鋰硫二次電池正極材料粘結(jié)劑，不僅提高了電極材料的電化學(xué)性能，而且對環(huán)境無任何污染，對人體無傷害。經(jīng)測試，本發(fā)明正極材料的鋰硫電池在高放電比電容(1200mAh/g)時，循環(huán)次數(shù)在200次以上，電容仍可以保持穩(wěn)定。KS-6為大顆粒石墨粉，羽毛狀，具有一定的儲鋰功能，實際生產(chǎn)中用于正極。本發(fā)明將KS-6導(dǎo)電劑，和黃蓍膠協(xié)同，摻入硫后，其導(dǎo)電性能不容易下降，硫碳比達(dá)到4：1仍保持優(yōu)良的電化學(xué)性能。
【IPC分類】H01M4/62, H01M10/052, H01M4/139
【公開號】CN105489895
【申請?zhí)枴緾N201510827993
【發(fā)明人】林展, 劉培楊, 李高然, 高學(xué)會, 劉杰, 汪倩倩
【申請人】青島能迅新能源科技有限公司, 林展
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月24日