CN105428620A - 一种超导复合胶电极浆料及其制备方法、超导锂硫电池硫正极电极片的制备方法 - Google Patents
一种超导复合胶电极浆料及其制备方法、超导锂硫电池硫正极电极片的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105428620A CN105428620A CN201510827982.6A CN201510827982A CN105428620A CN 105428620 A CN105428620 A CN 105428620A CN 201510827982 A CN201510827982 A CN 201510827982A CN 105428620 A CN105428620 A CN 105428620A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium
- preparation
- sulfur
- superconduction
- superconducting
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
一种超导复合胶电极浆料及其制备方法、超导锂硫电池硫正极电极片的制备方法,本发明公开了一种超导复合胶电极浆料,各组分按重量份计包括:海藻酸钠1份、阿拉伯胶0.5-3份、水25-36份、单质硫2-9份、科琴黑1-6份。本发明将海藻酸钠和阿拉伯胶这两种绿色植物胶混配后作为锂硫二次电池正极材料粘结剂,起到事半功倍的效果,不仅提高了电极材料的电化学性能,而且对环境无任何污染,对人体无伤害。经测试,本发明正极材料的锂硫电池在高放电比电容(1200mAh/g)时,循环次数在200次以上,电容仍可以保持稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂硫电池正极材料,更具体地说,是一种改性硫电极材料。
背景技术
锂离子电池具有能量密度高,自放电小、无记忆效应、工作温度范围宽、循环寿命长等优点,是目前综合性能较好二次电池体系,并已广泛应用于手机、数码相机和笔记本电脑等便携式电子设备上。然而随着电子电动设备的不断发展,尤其是近年来电动汽车和混合动力汽车的兴起,传统锂离子电池已经越来越难以满足人们对于电池能量的需求。传统锂离子电池正极材料以过渡金属氧化物为主(如LiCoO2、LiMnO2和LiFePO4等),虽然具有循环寿命长、安全性好等优点,但是受到其相对较低的理论比容量限制,难以满足动力电池对高能量密度的需求。锂硫电池是以单质硫为正极,金属锂为负极的电池体系。单质硫拥有1675mAhg-1的理论比容量,对应的锂硫电池拥有2600Whkg-1的理论比能量,是目前商业化锂离子电池实际所能达到的近10倍左右,同时活性物质硫的来源广泛,价格低廉,环境友好,因此锂硫电池被认为是最具潜力新一代高能储能体系之一(参见:Manthiram,A.,S.H.Chung,andC.Zu,Lithium-sulfurbatteries:progressandprospects[J].AdvMater,2015.27(12):1980-2006.)。尽管锂硫电池拥有如此的诱人的优点,但该体系仍然存在着一些问题,导致其商业化进程缓慢。这些问题包括硫及还原产物Li2S的电子、离子传导性差,充放电过程电极体积变化大,中间产物在电解液中的具有溶解性以及伴随的“穿梭效应”等,导致锂硫电池的循环寿命较差(参见:Fang,X.andH.Peng,Arevolutioninelectrodes:recentprogressinrechargeablelithium-sulfurbatteries[J].Small,2015.11(13):1488-511.)。近年来,各类的硫碳复合物材料被合成,并有效提高了锂硫电池的电化学性能,然后复杂且昂贵的特殊结构碳材料制备并不适用于工业化生产,而采用多功能粘结剂有望简单而有效的达到提升电池性能的目的。在电池中,粘结剂一般是将活性物质粘结到集流体上,在充放电过程中被用以维持电极的结构完整性,确保电子通路,保证电池正常运行的高分子材料,是影响电池性能的至关重要的因素。现在用于锂硫电池正极材料的粘结剂仍以传统的聚偏氟乙烯(PVDF)为主。但传统的聚偏氟乙烯作为粘结剂,由于其毒性过大,且必须使用有毒的溶剂,生产中对环境的污染很大,对作业人员的健康造成威胁。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供了一种价格低廉,安全环保、易于工业化,可显著提高硫正极电化学性能的超导复合胶电极浆料;
本发明的另一目的是提供上述锂硫电池硫正极浆料的制备方法;
本发明的又一目的是提供上述利用上述锂硫电池正极浆料制备锂硫电池正极电极片。
一种超导复合胶电极浆料,各组分按重量份计包括:海藻酸钠1份、阿拉伯胶0.5-3份、水25-36份、单质硫2-9份、科琴黑1-6份。
作为优选方案,上述的超导复合胶电极浆料,各组分按重量份计包括:海藻酸钠1份、阿拉伯胶1份、水30份、单质硫4份、科琴黑2份。
优选的,所述单质硫为升华硫。
优选的,所述的超导复合胶电极浆料,其特征在于:所述水为去离子水。
上述的超导复合胶电极浆料的制备方法,其特征在于:按配方比例将海藻酸钠混合阿拉伯胶均匀后加入水中溶解分散,加入单质硫和科琴黑,搅拌至混合均匀,即可。
一种超导锂硫电池硫正极电极片的制备方法,包括如下步骤:
1)将铝箔依次用去离子水和丙酮清洗,干燥,裁成直径14mm的圆片;
2)将上述的浆料倒在清洗干燥后的铝箔上,用刮刀均匀地将浆料涂覆在铝箔的毛面,干燥,即可得到正极电极片。
优选的,所述步骤2)中,干燥的过程采用先真空干燥再常压干燥的方法。
进一步优选的,所述真空干燥的温度为40℃、干燥时间为8h;所述常压干燥的温度为80℃、干燥时间为2h。
优选的,所述步骤2)中,将10-12uL的浆料均匀涂于14mm的铝箔圆片的毛面。
优选的,所述步骤2)中,刮刀的使用厚度为200-400μm。
海藻酸钠又名褐藻酸钠、海带胶、褐藻胶、藻酸盐,是由海带中提取的天然多糖碳水化合物。广泛应用于食品、医药、纺织、印染、造纸、日用化工等产品,作为增稠剂、乳化剂、稳定剂、粘合剂、上浆剂等使用。但尚未有人将其应用于电极材料的制备领域。海藻酸钠是一种高粘性的高分子化合物,它与淀粉、纤维素等的不同之处,是它具有羧基,是β-D-甘露糖醛酸的醛基以苷键形成的高聚糖醛酸。因此,作为硫电极的粘结剂,具有天然的优势。阿拉伯胶是一种安全无害的增稠剂,具有水溶性,可以用水做粘结剂,避免了采用传统粘结剂是有毒有机溶剂的使用,使得电极制备过程更加绿色环保。以阿拉伯胶作为正极材料粘结剂,可以提供更加均匀而强韧的电极结构,而阿拉伯胶良好的弹性可以缓冲电极体积变化。同时,阿拉伯胶上丰富的官能团可以与硫正极充放电中间产物聚硫离子形成化学键合,有效抑制聚硫离子的溶解和穿梭。利用阿拉伯胶物理和化学两方面的双重功能,显著提高了锂硫电池的循环性能。
本发明将海藻酸钠和阿拉伯胶这两种绿色植物胶混配后作为锂硫二次电池正极材料粘结剂,起到事半功倍的效果,不仅提高了电极材料的电化学性能,而且对环境无任何污染,对人体为伤害。经测试,本发明正极材料的锂硫电池在高放电比电容(1200mAh/g)时,循环次数在200次以上,电容仍可以保持稳定。
科琴黑是一种专用于锂电池的高能效、高纯度的导电碳黑。与其他用于电池的导电炭黑相比较,科琴黑具有独特的支链状形态。这种形态的优点在于,导电体导电接触点多,支链形成较多导电通路,因而只需很少的添加量即可达到极高的导电率(其他碳黑多为圆球状或片状,故需要很高的添加量才能达到所需的电性)。因科琴黑的超高的导电性,其使用量比其它导电碳黑少很多,因而可以填充更多的活性物质,大大提高了电池的电流密度和电池容量,因而可延长电池的使用时间。科琴黑的另一个特有的优点,是电池在充放电过程中电阻不会因为体积的变化而增加,这是因为科琴黑的支链状形态,与活性物质之间有充分接触,不会因为间隙的变化而失去接触。本发明根据科琴黑的活性特点,采用上述复合胶将其与单质硫粘结在一起,粘结更加稳定,所得浆料电化学性能稳定,具有高效超导的优势。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1:
一种超导复合胶电极浆料,各组分及含量参见表1。
其制备方法为,按配方比例将海藻酸钠混合阿拉伯胶均匀后加入水中溶解分散,加入单质硫和科琴黑,搅拌至混合均匀,即可。
进一步将其制备成超导锂硫电池硫正极电极片,包括如下步骤:
1)将铝箔依次用去离子水和丙酮清洗,干躁,裁成直径14mm的圆片;
2)将10-12uL的上述的浆料倒在清洗干燥后的铝箔上,用厚度为200-400μm的刮刀均匀地将浆料涂覆在铝箔的毛面,先真空干燥的温度为60℃、干燥时间为8h,再常压干燥的温度为80℃、干燥时间为2h,即可得到正极电极片。
采用本实施电极片的锂硫电池性能测试结果参见表1。
实施例2:
一种超导复合胶电极浆料,各组分及含量参见表1。
其制备方法同实施例1。
制作电极片的方法同实施例1。
采用本实施电极片的锂硫电池性能测试结果参见表1。
实施例3:
一种超导复合胶电极浆料,各组分及含量参见表1。
其制备方法同实施例1。
制作电极片的方法同实施例1。
采用本实施电极片的锂硫电池性能测试结果参见表1。
实施例4:
一种超导复合胶电极浆料,各组分及含量参见表1。
其制备方法同实施例1。
制作电极片的方法同实施例1。
采用本实施电极片的锂硫电池性能测试结果参见表1。
实施例5:
一种超导复合胶电极浆料,各组分及含量参见表1。
其制备方法同实施例1。
制作电极片的方法同实施例1。
采用本实施电极片的锂硫电池性能测试结果参见表1。
实施例6:
一种超导复合胶电极浆料,各组分及含量参见表1。
其制备方法同实施例1。
制作电极片的方法同实施例1。
采用本实施电极片的锂硫电池性能测试结果参见表1。
表1
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超导复合胶电极浆料,其特征在于:各组分按重量份计包括:海藻酸钠1份、阿拉伯胶0.5-3份、水25-36份、单质硫2-9份、科琴黑1-6份。
2.根据权利要求1所述的超导复合胶电极浆料,其特征在于:各组分按重量份计包括:海藻酸钠1份、阿拉伯胶1份、水30份、单质硫4份、科琴黑2份。
3.根据权利要求1或2所述的超导复合胶电极浆料,其特征在于:所述单质硫为升华硫。
4.根据权利要求1或2所述的超导复合胶电极浆料,其特征在于:所述水为去离子水。
5.根据权利要求1至4任一项所述的超导复合胶电极浆料的制备方法,其特征在于:按配方比例将海藻酸钠混合阿拉伯胶均匀后加入水中溶解分散,加入单质硫和科琴黑,搅拌至混合均匀,即可。
6.一种超导锂硫电池硫正极电极片的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
1)将铝箔依次用去离子水和丙酮清洗,干燥,裁成直径14mm的圆片;
2)将权利要求1-4任一项所述的浆料倒在清洗干燥后的铝箔上,用刮刀均匀地将浆料涂覆在铝箔的毛面,干燥,即可得到正极电极片。
7.根据权利要求6所述的超导锂硫电池硫正极电极片的制备方法,其特征在于:所述步骤2)中,干燥的过程采用先真空干燥再常压干燥的方法。
8.根据权利要求7所述的超导锂硫电池硫正极电极片的制备方法,其特征在于:所述真空干燥的温度为40℃、干燥时间为8h;所述常压干燥的温度为80℃、干燥时间为2h。
9.根据权利要求6所述的超导锂硫电池硫正极电极片的制备方法,其特征在于:所述步骤2)中,将10-12ul的浆料均匀涂于14mm的铝箔圆片的毛面。
10.根据权利要求6所述的超导锂硫电池硫正极电极片的制备方法,其特征在于:所述步骤2)中,刮刀的使用厚度为200-400μm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510827982.6A CN105428620A (zh) | 2015-11-24 | 2015-11-24 | 一种超导复合胶电极浆料及其制备方法、超导锂硫电池硫正极电极片的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510827982.6A CN105428620A (zh) | 2015-11-24 | 2015-11-24 | 一种超导复合胶电极浆料及其制备方法、超导锂硫电池硫正极电极片的制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105428620A true CN105428620A (zh) | 2016-03-23 |
Family
ID=55506666
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510827982.6A Pending CN105428620A (zh) | 2015-11-24 | 2015-11-24 | 一种超导复合胶电极浆料及其制备方法、超导锂硫电池硫正极电极片的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105428620A (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109256524A (zh) * | 2017-07-15 | 2019-01-22 | 深圳格林德能源有限公司 | 一种快充型高倍率锂离子电池及其制备方法 |
CN109768282A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-05-17 | 上海交通大学 | 一种水性复合粘接剂及其应用 |
CN112103563A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-12-18 | 威海广泰空港设备股份有限公司 | 一种用于高寒地区机场服务车辆的锂硫电池及制备方法 |
CN112290025A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-01-29 | 瓮福(集团)有限责任公司 | 一种基于碳化海带的电极材料的制备方法和锂硫电池 |
CN112980351A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-06-18 | 上海日御新材料科技有限公司 | 一种背面电极银浆用粘结剂及其制备方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103996828A (zh) * | 2014-05-16 | 2014-08-20 | 江苏师范大学 | 用于锂电池的硫-多孔碳毛毡复合正极材料 |
CN104716301A (zh) * | 2013-12-11 | 2015-06-17 | 上海空间电源研究所 | 一种锂硫电池的正极极片及其制造方法 |
-
2015
- 2015-11-24 CN CN201510827982.6A patent/CN105428620A/zh active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104716301A (zh) * | 2013-12-11 | 2015-06-17 | 上海空间电源研究所 | 一种锂硫电池的正极极片及其制造方法 |
CN103996828A (zh) * | 2014-05-16 | 2014-08-20 | 江苏师范大学 | 用于锂电池的硫-多孔碳毛毡复合正极材料 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
GAORAN LI等: "《Acacia Senegal –Inspired Bifunctional Binder for Longevity of Lithium–Sulfur Batteries》", 《ADV. ENERGY MATER.》 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109256524A (zh) * | 2017-07-15 | 2019-01-22 | 深圳格林德能源有限公司 | 一种快充型高倍率锂离子电池及其制备方法 |
CN109768282A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-05-17 | 上海交通大学 | 一种水性复合粘接剂及其应用 |
CN109768282B (zh) * | 2018-12-24 | 2022-06-03 | 上海交通大学 | 一种水性复合粘接剂及其应用 |
CN112103563A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-12-18 | 威海广泰空港设备股份有限公司 | 一种用于高寒地区机场服务车辆的锂硫电池及制备方法 |
CN112103563B (zh) * | 2020-08-11 | 2021-04-16 | 威海广泰空港设备股份有限公司 | 一种用于高寒地区机场服务车辆的锂硫电池及制备方法 |
CN112290025A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-01-29 | 瓮福(集团)有限责任公司 | 一种基于碳化海带的电极材料的制备方法和锂硫电池 |
CN112980351A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-06-18 | 上海日御新材料科技有限公司 | 一种背面电极银浆用粘结剂及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | Water-soluble polyacrylic acid as a binder for sulfur cathode in lithium-sulfur battery | |
CN101931074B (zh) | 一种锂电池电极的涂膜基料组成物及锂电池 | |
CN108155383B (zh) | 一种锂硫电池用粘结剂及其制备方法和锂硫电池正极 | |
CN105428620A (zh) | 一种超导复合胶电极浆料及其制备方法、超导锂硫电池硫正极电极片的制备方法 | |
CN109768282B (zh) | 一种水性复合粘接剂及其应用 | |
CN103396500A (zh) | 天然高分子衍生物-导电聚合物水性复合粘结剂及其应用 | |
CN102074704B (zh) | 一种二次锂硫电池正极粘合剂的制备方法 | |
CN102237527B (zh) | 一种锂离子电池电极材料及浆料和电极、电池 | |
EP2913879B1 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing same | |
CN109698354B (zh) | 一种粘结剂、使用它的负极浆料及其制备方法和应用 | |
CN111653729B (zh) | 一种锂硫电池复合正极及其制备方法 | |
CN103985840A (zh) | 一种具有功能性保护层的锂负极及锂硫电池 | |
CN104716325B (zh) | 用于锂电池的阳极材料和阴极材料的粘合剂材料 | |
CN105470518A (zh) | 一种锂硫电池硫正极浆料及其制备方法、锂硫电池的制备方法 | |
KR102165762B1 (ko) | 황화물 고체전지의 제조방법 | |
CN110504452A (zh) | 一种高剥离强度的聚合物粘结剂及其在二次锂电池中的应用 | |
CN111682211B (zh) | 一种大豆蛋白基双交联自愈合超分子硫正极水性粘结剂及其制备方法与应用 | |
CN105449162A (zh) | 一种锂离子电池用负极材料及其负极片 | |
CN102368543A (zh) | 一种锂离子电池负极及其使用该负极的锂离子电池 | |
CN104877593A (zh) | 一种锂离子电池负极粘结剂、负极以及电池 | |
CN102496746B (zh) | 一种水溶液锂离子电池 | |
CN109167040A (zh) | 一种氟化碳添加剂用于锂硫电池的方法及其应用 | |
CN103367755A (zh) | 一种锂离子电池的负极活性物质层及锂离子电池 | |
Wan et al. | Peach gum as an efficient binder for high-areal-capacity lithium–sulfur batteries | |
CN105406075A (zh) | 一种改性锂硫电池硫正极纳米浆料及其制备方法、改性锂硫电池硫正极电极片的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160323 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |