CN104916813A - 一种锂-硫电池正极极片的制备方法 - Google Patents

一种锂-硫电池正极极片的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104916813A
CN104916813A CN201510230653.3A CN201510230653A CN104916813A CN 104916813 A CN104916813 A CN 104916813A CN 201510230653 A CN201510230653 A CN 201510230653A CN 104916813 A CN104916813 A CN 104916813A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sulfur
lithium
carbon nano
cellulose
tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510230653.3A
Other languages
English (en)
Inventor
孙晓刚
庞志鹏
吴小勇
刘珍红
聂艳艳
岳立福
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanchang University
Original Assignee
Nanchang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanchang University filed Critical Nanchang University
Priority to CN201510230653.3A priority Critical patent/CN104916813A/zh
Publication of CN104916813A publication Critical patent/CN104916813A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

一种锂-硫电池正极极片的制备方法，按以下步骤：首先将碳纳米管加入蒸馏水、乙醇等溶剂中，剪切和分散得碳纳米管分散液；将纤维素纤维粉碎和打散成纤维素浆料；两者均匀混合，真空抽滤制成碳纳米管-纤维素复合导电纸，真空干燥。将上述导电纸和纯硫放入容器中并置于真空加热箱中，升温到150~400℃,待液态硫对导电纸充分润湿后，取出导电纸，真空干燥；扎制和裁剪制成锂-硫电池正极极片。本发明活性材料和集流体一体化制作，简化了锂-硫电池的制备工艺。产品具有大量微孔和巨大表面积，提高了硫在极片中装载量和密度及锂-硫电池能量密度。碳材料和硫的亲和性，增加了硫和碳纳米管的接触界面，使得界面电阻大幅减小，电池性能得以提高。

Description

一种锂-硫电池正极极片的制备方法
技术领域
本发明属于电化学和功能材料领域，涉及碳纳米管、纸纤维、硫的溶解与吸附及三者的分散混合技术。
背景技术    
锂-硫电池具有突出的高比能量优势和原料廉价、环境友好等优点，有望成为新一代高能电池体系，但循环性能差是制约其实用化的主要障碍。以金属锂为负极、单质硫为正极的锂-硫电池的理论比能量可达到2600 Wh / kg( 锂和硫的理论比容量分别为3860 mAh / g 和1675 mAh / g) ，远大于现阶段所使用的商业化二次电池，单质硫廉价、环境友好的特性又使该体系极具商业价值。
发明内容
本发明的目的是提出一种锂-硫电池正极的制备方法，使用纳米分散技术和传统造纸技术，将碳纳米管、纸纤维和硫三组分组合在一起，通过造纸技术制成碳纳米管和纤维素复合的片状板材，然后浸渍在硫液体中，吸附硫元素后真空干燥，再扎制和裁剪后用于制造各种规格锂-硫电池的正极极片。
本发明是通过以下技术方案实现的。
（1）将碳纳米管加入到蒸馏水、乙醇、苯、二甲苯或丙酮等溶剂中，经高速剪切和砂磨机分散处理，制成碳纳米管分散液。
（2）用高速剪分散设备将纤维素纤维粉碎和打散成细小的纤维素浆料。
（3）将碳纳米管分散液和纤维素浆料均匀混合，采用真空抽滤工艺制成碳纳米管-纤维素复合导电纸，然后真空干燥去除水分。
（4）将碳纳米管-纤维素复合导电纸和纯硫（升华硫）放入容器中置于真空加热箱中，升温到150~400℃，硫在此温度转变为液态，润湿并浸渍复合导电纸。
（5）待液态硫对复合导电纸充分润湿后，取出吸附了硫溶液的导电纸，再经真空干燥处理。
（6）干燥后的碳纳米管-纤维素-硫三元复合材料经过扎制和裁剪制成锂-硫电池正极极片。
本发明的产品可裁剪成需要的形状和大小，或者直接制造成特定的形状和大小的锂-硫电池正极极片产品。本发明充分利用新的工艺方法制造锂-硫电池正极，活性材料和集流体一体化制做，极片自身可做集流体，不需要另外增加单独的集流体。简化了锂-硫电池的制造工艺。该发明制备的碳纳米管/纤维素复合导电纸中具有大量微小孔洞，和巨大表面积，硫元素很容易填充其中，从而提高硫在极片中的装载量和密度，提高锂-硫电池的能量密度。碳材料和硫具有很好的亲和性，硫吸附在碳纳米管表面，增加了硫和碳纳米管的接触界面，使得界面电阻大幅减小，电子的传输更为容易，电池的性能得以有效提高。
本发明所述的锂-硫电池正极的用途如下：（1）用做锌锰纸电池正极，（2）用作锂离子纸电池正极；（3）用于制造超级电容器；用作锂电池正极。
附图说明
附图1为本发明的正极极片的SEM照片。
具体实施方式
本发明将通过以下实施例作进一步说明。
实施例1。
（1）取1克石墨化的碳纳米管加入500ml蒸馏水中，分别经高速剪切和砂磨处理1小时，使碳纳米管均匀分散在液体中。
（2）将1克纤维素纤维加入500ml蒸馏水中，高速剪切2小时，将纸纤维打碎并均匀分散在水溶液中，制成纤维素纤维浆料。
（3）将分散好的碳纳米管浆料及纤维素纤维浆料混合均匀，采用真空抽滤工艺制成碳纳米管-纤维素纤维复合导电纸，然后真空干燥去除水分。
（4）将碳纳米管-纤维素复合导电纸和纯硫（升华硫）放入容器中置于真空加热箱中，升温到150℃，硫在此温度转变为液态，润湿并浸渍复合导电纸。
（5）待液态硫对复合导电纸充分润湿后，取出吸附了硫溶液的导电纸，再经真空干燥处理。
（6）干燥后的碳纳米管-纤维素-硫三元复合材料在经过扎制和裁剪制成锂-硫电池正极极片。
实施例2。
（1）取2克石墨化的碳纳米管加入500ml蒸馏水中，分别经高速剪切和砂磨处理1小时，使碳纳米管均匀分散在液体中。
（2）将1克纤维素纤维加入500ml蒸馏水中，高速剪切2小时，将纸纤维打碎并均匀分散在水溶液中，制成纤维素纤维浆料。
（3）将分散好的碳纳米管浆料及纤维素纤维浆料混合均匀，采用真空抽滤工艺制成碳纳米管-纤维素纤维复合导电纸，然后真空干燥去除水分。
（4）将碳纳米管-纤维素复合导电纸和纯硫（升华硫）放入容器中置于真空加热箱中，升温到200℃，硫在此温度转变为液态，润湿并浸渍复合导电纸。
（5）待液态硫对复合导电纸充分润湿后，取出吸附了硫溶液的导电纸，再经真空干燥处理。
（6）干燥后的碳纳米管-纤维素-硫三元复合材料在经过扎制和裁剪制成锂-硫电池正极极片。
实施例3。
（1）取1克石墨化的碳纳米管加入500ml蒸馏水中，分别经高速剪切和砂磨处理1小时，使碳纳米管均匀分散在液体中。
（2）将1克纤维素纤维加入500ml蒸馏水中，高速剪切2小时，将纸纤维打碎并均匀分散在水溶液中，制成纤维素纤维浆料。
（3）将分散好的碳纳米管浆料及纤维素纤维浆料混合均匀，采用真空抽滤工艺制成碳纳米管-纤维素纤维复合导电纸，然后真空干燥去除水分。
（4）将碳纳米管-纤维素复合导电纸和纯硫（升华硫）放入容器中置于真空加热箱中，升温到260℃，硫在此温度转变为液态，润湿并浸渍复合导电纸。
（5）待液态硫对复合导电纸充分润湿后，取出吸附了硫溶液的导电纸，再经真空干燥处理。
（6）干燥后的碳纳米管-纤维素-硫三元复合材料在经过扎制和裁剪制成锂-硫电池正极极片。

Claims (1)

1.一种锂-硫电池正极极片的制备方法，其特征是按以下步骤：
（1）将碳纳米管加入到蒸馏水、乙醇、苯、二甲苯或丙酮溶剂中，经高速剪切和砂磨机分散处理，制成碳纳米管分散液；
（2）用高速剪分散设备将纤维素纤维粉碎和打散成细小的纤维素浆料；
（3）将碳纳米管分散液和纤维素浆料均匀混合，采用真空抽滤工艺制成碳纳米管-纤维素复合导电纸，然后真空干燥去除水分；
（4）将碳纳米管-纤维素复合导电纸和纯硫放入容器中并置于真空加热箱中，升温到150~400℃；
（5）待液态硫对复合导电纸充分润湿后，取出吸附了硫溶液的导电纸，再经真空干燥处理；
（6）干燥后的碳纳米管-纤维素-硫三元复合材料经过扎制和裁剪制成锂-硫电池正极极片。
CN201510230653.3A 2015-05-08 2015-05-08 一种锂-硫电池正极极片的制备方法 Pending CN104916813A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510230653.3A CN104916813A (zh) 2015-05-08 2015-05-08 一种锂-硫电池正极极片的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510230653.3A CN104916813A (zh) 2015-05-08 2015-05-08 一种锂-硫电池正极极片的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104916813A true CN104916813A (zh) 2015-09-16

Family

ID=54085668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510230653.3A Pending CN104916813A (zh) 2015-05-08 2015-05-08 一种锂-硫电池正极极片的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104916813A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109167093A (zh) * 2018-09-03 2019-01-08 江西克莱威纳米碳材料有限公司 一种羟基化晶须碳纳米管纸及其制备方法和一种锂硫电池
CN109616643A (zh) * 2018-12-07 2019-04-12 江西克莱威纳米碳材料有限公司 一种含硫正极材料及其制备方法和应用
CN111477854A (zh) * 2020-04-20 2020-07-31 董荣芳 一种复合纳米材料及其制备方法和应用
CN112176771A (zh) * 2020-09-25 2021-01-05 柔电（武汉）科技有限公司 亲锂碳纳米管纸的制备方法和复合金属锂负极的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102561109A (zh) * 2011-12-20 2012-07-11 南昌大学 一种碳纳米管导电纸的制备方法
CN102610786A (zh) * 2011-12-20 2012-07-25 南昌大学 一种三元复合纸电池正极的制备方法
CN103492620A (zh) * 2011-03-08 2014-01-01 赛佩荷兰服务有限公司 干纺中性和阴离子改性纤维素的方法以及使用该方法制造的纤维
CN104201352A (zh) * 2014-08-29 2014-12-10 南京中储新能源有限公司 一种基于碳纳米管海绵的碳硫复合正极的制备及应用
CN104393233A (zh) * 2014-10-10 2015-03-04 南京中储新能源有限公司 一种基于石墨烯阵列的碳硫复合电极及二次电池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103492620A (zh) * 2011-03-08 2014-01-01 赛佩荷兰服务有限公司 干纺中性和阴离子改性纤维素的方法以及使用该方法制造的纤维
CN102561109A (zh) * 2011-12-20 2012-07-11 南昌大学 一种碳纳米管导电纸的制备方法
CN102610786A (zh) * 2011-12-20 2012-07-25 南昌大学 一种三元复合纸电池正极的制备方法
CN104201352A (zh) * 2014-08-29 2014-12-10 南京中储新能源有限公司 一种基于碳纳米管海绵的碳硫复合正极的制备及应用
CN104393233A (zh) * 2014-10-10 2015-03-04 南京中储新能源有限公司 一种基于石墨烯阵列的碳硫复合电极及二次电池

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109167093A (zh) * 2018-09-03 2019-01-08 江西克莱威纳米碳材料有限公司 一种羟基化晶须碳纳米管纸及其制备方法和一种锂硫电池
CN109616643A (zh) * 2018-12-07 2019-04-12 江西克莱威纳米碳材料有限公司 一种含硫正极材料及其制备方法和应用
CN109616643B (zh) * 2018-12-07 2020-10-02 江西克莱威纳米碳材料有限公司 一种含硫正极材料及其制备方法和应用
CN111477854A (zh) * 2020-04-20 2020-07-31 董荣芳 一种复合纳米材料及其制备方法和应用
CN112176771A (zh) * 2020-09-25 2021-01-05 柔电（武汉）科技有限公司 亲锂碳纳米管纸的制备方法和复合金属锂负极的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tan et al. Lightweight reduced graphene oxide@ MoS2 interlayer as polysulfide barrier for high-performance lithium–sulfur batteries
Eftekhari et al. Cathode materials for lithium–sulfur batteries: a practical perspective
Xiao et al. Freestanding mesoporous VN/CNT hybrid electrodes for flexible all‐solid‐state supercapacitors
CN103187558B (zh) 硫-石墨烯复合材料的制备方法
Zhang et al. N-doped yolk-shell hollow carbon sphere wrapped with graphene as sulfur host for high-performance lithium-sulfur batteries
Zhou et al. Transition metal assisted synthesis of tunable pore structure carbon with high performance as sodium/lithium ion battery anode
Zhang et al. Hard carbon microspheres derived from resorcinol formaldehyde resin as high-performance anode materials for sodium-ion battery
CN102610786B (zh) 一种三元复合纸电池正极的制备方法
CN104979527A (zh) 一种柔性锂-硫电池正极的制备方法
CN104916813A (zh) 一种锂-硫电池正极极片的制备方法
CN107742707B (zh) 一种纳米氧化镧/石墨烯/硫复合材料的制备方法
CN109768203A (zh) 一种复合功能化隔膜的制备方法
Wu et al. Nitrogen, sulfur-codoped micro–mesoporous carbon derived from boat-fruited sterculia seed for robust lithium–sulfur batteries
Zhang et al. N, S co-doped porous carbon nanospheres with a high cycling stability for sodium ion batteries
Hou et al. Copper sulfide nanoneedles on CNT backbone composite electrodes for high-performance supercapacitors and Li-S batteries
Li et al. Ultrafine Sb2S3@ carbon-nanofibers for fast and stable sodium storage
Zhang et al. The bead-like Li3V2 (PO4) 3/NC nanofibers based on the nanocellulose from waste reed for long-life Li-ion batteries
CN106430156A (zh) 多孔石墨烯的制备、由此得到的多孔石墨烯及其应用
Li et al. S-doped carbon-coated FeS 2/C@ C nanorods for potassium storage
CN104466131A (zh) 一种核壳结构的MnO2-金属纳米线复合正极材料及其制备方法和应用
Liu et al. Synthesis and electrochemical performance of micro-mesoporous carbon-sulfur composite cathode for Li–S batteries
Thangaraj et al. Flexible sodium-ion batteries using electrodes from Samanea saman tree leaf-derived carbon quantum dots decorated with SnO2 and NaVO3
CN106469808A (zh) 用于纸电极的复合材料及其制成的纸电极、纸电池
CN105047917A (zh) 一种磷酸铁锂电池正极材料的制备方法
CN104934569A (zh) 一种三元复合锂-硫电池正极极片的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150916

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication