CN108091839A - 一种锂硫电池正极浆料的制备方法 - Google Patents
一种锂硫电池正极浆料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108091839A CN108091839A CN201711207484.7A CN201711207484A CN108091839A CN 108091839 A CN108091839 A CN 108091839A CN 201711207484 A CN201711207484 A CN 201711207484A CN 108091839 A CN108091839 A CN 108091839A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium
- sulphur
- positive electrode
- solvent
- slurry
- 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.)
- Granted
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
- H01M4/362—Composites
- H01M4/364—Composites as mixtures
-
- 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
-
- 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
- H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
-
- 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
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- 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)
- Composite Materials (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明涉及一种锂硫电池正极浆料的制备方法,属于电池正极材料制备技术领域。为了解决现有的不易分散和循环稳定性差的问题,提供一种锂硫电池正极浆料的制备方法,包括按照正极浆料中各成分的质量百分数比例选取原料,先将硫正极活性物质、导电剂和固体分散剂预先进行干混成粉状混合料;然后向粉状混合料中加入溶剂进行混合均匀后,形成预混浆料;再向预混浆料中加入粘结剂进行混合,形成锂硫电池的正极浆料。本发明通过先进行干混结合分批加入溶剂后加粘结剂的处理,能够避免局部团聚现象,实现浆料混合均匀和节省混合时间的效果,提高浆料的稳定性;采用含有特殊官能团的分散剂、粘结剂,可抑制多硫化物迁移,提高充放电和循环性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂硫电池正极浆料的制备方法,属于电池正极材料制备技术领域。
背景技术
锂硫电池是以硫元素作为电池正极的一种锂电池,而单质硫理论放电比容量可达到1675mAh/g,远远高于商业上广泛应用的锂离子电池。因此,硫正极活性物质是目前具有最高比容量的正极材料,锂是金属元素中具有最小的相对原子质量和最负的标准电极电势。因此,锂硫电池具有高理论放电电压、高理论放电比容量、高理论比能量,有望满足电动汽车的长远发展要求,是一种非常有前景的锂电池。据报道,锂硫电池的实际比能量已达到350Wh kg-1。但是,与锂离子电池相比,目前,锂硫电池容量衰减严重、循环性能较差且稳定性差。如中国专利申请(公开号:CN106410116A)公开了一种锂硫电池正极的制备方法,通过将溶剂、正极活性物质、导电剂、分散剂和粘结剂同时混合搅拌制备浆料,其主要是通过形成纳米孔、介孔、微米孔结构成分等级的多孔结构,使达到容纳硫正极材料的体积变化、抑制硫颗粒粉化和吸附多硫化物中间产物改善锂硫电池正极的性能,但是,该方法制备浆料所需时间较长,而且容易分散不均匀。
发明内容
本发明针对以上现有技术中存在的缺陷,提供一种锂硫电池正极浆料的制备方法,解决的问题是如何提高分散的均匀性使具有较好的充放电性能和提高加工效率。
本发明的目的是通过以下技术方案得以实现的,一种锂硫电池正极浆料的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
A、按照正极浆料中各成分的质量百分数比例选取原料,先将硫正极活性物质、导电剂和固体分散剂预先进行干混形成粉状混合料;
B、然后向粉状混合料中加入溶剂进行混合均匀后,形成预混浆料;
C、再向预混浆料中加入粘结剂进行混合,最终形成锂硫电池的正极浆料。
本发明先将固体的粉末颗粒硫正极活性物质、导电剂和固体分散剂进行预先进行混合,相当于直接进行固体粉末之间的干混处理,更容易使搅拌混合均匀,节省混合时间的效果;然后,通过加入溶剂,其目的是为了使粉状混合料在溶剂的湿润状态下进行混合,保证粉状混合料均匀分散在溶剂中,使在较短的时间内就能够达到均匀分散在溶剂体系内;而由于粘结剂本身具有粘结性,为避免硫正极活性物质、导电剂和固体分散剂可能被粘结剂局部粘结而导致三者之间的分散不均匀性,通过在最后加入粘结剂,从而有效避免分散不均的现象。
在上述锂硫电池正极浆料的制备方法中,作为优选,步骤B中所述加入溶剂具体为:
先向粉状的混合料中加入溶剂总用量的1%~35%进行第一次预混处理;然后,再加入溶剂总用量的3%~60%进行第二次预混处理;最后,再加入剩余的溶剂进行第三次预混处理后,得到相应的预混浆料。通过分三次加入溶剂,而先加入少量的溶剂润湿粉状混合料避免局部团聚能够达到均匀混合的作用;作为进一步的优选,所述第一次预混处理中加入溶剂的用量为溶剂总用量的20wt%~30wt%;所述第二次预混处理中加入溶剂的用量为溶剂总用量的50wt%~60wt%;所述第三次预混处理中加入溶剂的用量为溶剂总用量的20wt%~30wt%。最好按照1:3:1的用量比例分三次加入,使能够更进一步的保证分散性和混合的均匀性,有利于提高正极浆料的稳定性,提高充放电性能和循环稳定性。一般溶剂的总加入量可以根据实际需要进行调整,最好使溶剂的总加入量与正极浆料中硫正极活性物质、导电剂、分散剂和粘结剂的质量总的比为4:1~2:5之间,使得到的正极浆料具有较好的固含量范围要求,有利于制作成硫锂电池的正极片。
在上述锂硫电池正极浆料的制备方法中,作为优选,步骤A中所述固体分散剂选自羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧化乙烯、聚苯胺、海藻酸、海藻酸钠和聚丙烯酸钠中的一种或几种。由于通过干混预混处理后使各物质之间呈现均匀的分散效果,这样,再结合采用这些固体分散剂本身具有羟基和/羧基等官能团结构,能够与充放电过程中形成的多硫化物中间产物形成键合,起到抑制多硫化物的迁移,从而实现降低其穿梭效应,提高活性物质的利用率;从而使作为正极浆料使用时能够有效提高锂硫电池的循环性能。作为进一步的优选,所述固体分散剂为海藻酸钠、羧甲基纤维素钠和聚丙烯酸钠的混合物,且所述海藻酸钠:羧甲基纤维素钠:聚丙烯酸钠的质量比为1:0.2~0.3:0.05~0.08。最好使固体分散剂中同时含有羟基和羧基官能团,这里的羧当然包括具有羧酸和羧酸盐的形式物质,有利于更进一步的提高充放电性能和循环次数的提高。原因是在充放电的过程中产生的多硫化物能够与羟基和羧基本身局部形成键合,能够更有效的抑制充放电过程中多硫化物的迁移,提高了活性物质的利用率。
在上述锂硫电池正极浆料的制备方法中,作为优选,步骤C中所述粘结剂为含有1wt%~60wt%粘结剂的溶液;且所述粘结剂选自全氟磺酸溶液、聚四氟乙烯溶液、丁苯橡胶溶液、二甲基二烯丙基氯化铵溶液和聚偏氟乙烯溶液中的一种或几种。这些粘结剂也具有一些特殊的官能团,通过与分散剂之间的协同作用,同样,能够起到更好的抑制充放电过程中多硫化物的迁移,提高活性物质的利用率,实现提高循环性能的优点。
在上述锂硫电池正极浆料的制备方法中,作为优选,所述硫正极活性物质的粒径为100nm~300nm。纳米级别的活性物质能缓解硫正极材料体积膨胀效应,有效地提高循环性能。
在上述锂硫电池正极浆料的制备方法中,作为优选,步骤B中所述溶剂选自1-甲基-N-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇、异丙醇、正丁醇、去离子水和蒸馏水中的一种或几种。原料成本相对较低,有利于降低电池制作成本。
在上述锂硫电池正极浆料的制备方法中,作为优选,步骤A中所述导电剂选自乙炔黑、XC-72、BP2000、Super P、PRINTEX XE-2、土状石墨、石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管和碳纳米纤维中的一种或几种。作为进一步的优选,所述导电剂采用石墨烯和氧化石墨烯的混合物。
在上述锂硫电池正极浆料的制备方法中,作为优选,所述锂硫电池正极浆料包括以下质量百分数的成分:
硫正极活性物质:60wt%~98wt%;导电剂:1.0wt%~20wt%;固体分散剂:0.01wt%~10wt%:粘结剂:0.01wt%~20wt%;
所述硫正极活性物质选自单质硫、有机硫化物、硫/碳复合材料和硫/聚合物复合材料中的一种或几种。
综上所述,本发明与现有技术相比,具有以下优点:
1.本发明通过先使硫正极活性物质、导电剂和固体分散体预先进行干混,使能够避免出现局部团聚现象,实现更容易混合均匀和节省混合时间的效果;然后,再使溶剂分批次加入和最后加入粘结剂,有效避免硫正极活性物质、导电剂和固体分散剂被粘结剂局部粘结而导致三者之间的分散不均匀性,提高浆料分散的均匀性和稳定性,使作为正极浆料时具有更高的循环性能。
2.本发明通过使采用具有羟基和/羧基等官能团结构的分散剂,使能够与充放电过程中形成的多硫化物中间产物形成键合,起到抑制多硫化物的迁移,降低其穿梭效应,有效避免了活性物质的流失,提高活性物质的利用率和提高锂硫电池的循环性能。
附图说明
图1是本发明实施例1和比较例1得到的相应正极浆料制作成硫锂电池进行相应的循环性能测试图。
图中,1、表示本发明实施例1中得到的相应正极浆料的循环性能测试结果;2、表示比较例1中得到的相应正极浆料的循环性能测试结果。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明,但是本发明并不限于这些实施例。
实施例1
本实施例的锂硫电池正极浆料通过以下方法制备得到:
按照锂硫电池正极浆料的各成分的质量百分数比例选取原料,以硫正极活性物质、导电剂、分散剂和粘结剂的质量总和为总质量(按100%计),选取0.8g硫单质、0.1g乙炔黑和0.06g羧甲基纤维素钠(CMC)加入混合搅拌机进行搅拌干混处理,使搅拌干混处理的时间为20min,干混结束后,得到相应的粉状混合料;
然后,再三次批次向粉状混合料中添加溶剂去离子水,具体为先添加0.226g去离子水进行第一次预混处理,搅拌混合30min,搅拌均匀后,然后再添加0.678g去离子水进行第二次预混处理,搅拌混合20min后,最后,再添加0.226g去离子水进行第三次预混处理,搅拌混合30min使搅拌均匀后,得到相应的预混浆料;最后,再向预混浆料中加入0.1g质量分数为40wt%的SBR溶液进行搅拌混合40min,最终得到锂硫电池的正极浆料。
将上述得到的正极浆料制作成锂硫电池的正极,进行相应的性能测试。具体为:使充放电截止电压为1.7V~2.8V(vs.Li/Li+),在1C充放电下进行循环性能测试,其表现出良好的高倍率性能,如图1所示,其首次放电比容量达到了1085mAh/g左右,经过100次循环后其放电比容量保持在794mAh/g左右,容量保持率达到73.2%左右。其中,图1中横坐标表示循环次数,纵坐标表示比容量。
实施例2
本实施例的锂硫电池正极浆料通过以下方法制备得到:
按照锂硫电池正极浆料的各成分的质量百分数比例选取原料,以硫正极活性物质、导电剂、分散剂和粘结剂的质量总和为总质量(按100%计),选取0.9g硫单质、0.05g土状石墨和0.03g海藻酸钠加入混合搅拌机进行搅拌干混处理,其中,并使硫单质进行预处粉碎处理使其粒径为100nm,使搅拌干混处理的时间为20min,干混结束后,得到相应的粉状混合料;
然后,再分批次向粉状混合料中添加溶剂去离子水,具体为先添加0.226g去离子水进行第一次预混处理,搅拌混合30min,搅拌均匀后,然后再添加0.678g去离子水进行第二次预混处理,搅拌混合20min后,最后,再添加0.226g去离子水进行第三次预混处理,搅拌混合30min使搅拌均匀后,得到相应的预混浆料;最后,再向预混浆料中加入0.1g质量分数为20wt%的丁苯橡胶溶液进行搅拌混合40min,最终得到锂硫电池的正极浆料。
将上述得到的正极浆料制作成锂硫电池的正极,进行相应的性能测试。具体为:使充放电截止电压为1.7V~2.8V(vs.Li/Li+),在1C充放电下进行循环性能测试,其表现出良好的高倍率性能,首次放电比容量达到了1092mAh/g,经过100次循环后其放电比容量保持在811mAh/g,容量保持率达到74.3%。
实施例3
本实施例的锂硫电池正极浆料通过以下方法制备得到:
按照锂硫电池正极浆料的各成分的质量百分数比例选取原料,以硫正极活性物质、导电剂、分散剂和粘结剂的质量总和为总质量(按100%计),选取0.6g硫单质、0.1g的BP2000和0.1g海藻酸钠加入混合搅拌机进行搅拌干混处理,其中,并使硫单质进行预处粉碎处理使其粒径为300nm,使搅拌干混处理的时间为20min,干混结束后,得到相应的粉状混合料;
然后,再分批次向粉状混合料中添加溶剂去离子水,具体为先添加0.226g去离子水进行第一次预混处理,搅拌混合30min,搅拌均匀后,然后再添加0.678g去离子水进行第二次预混处理,搅拌混合20min后,最后,再添加0.226g去离子水进行第三次预混处理,搅拌混合30min使搅拌均匀后,得到相应的预混浆料;三次预混处理加入的溶剂总量为1.13g,相当于使硫正极活性物质、导电剂、分散剂和粘结剂的质量总与溶剂的加入量的质量比为1:1.13,最后,再向预混浆料中加入1.0g质量分数为20wt%的丁苯橡胶溶液进行搅拌混合40min,最终得到锂硫电池的正极浆料。
将上述得到的正极浆料制作成锂硫电池的正极,进行相应的性能测试。具体为:使充放电截止电压为1.7V~2.8V(vs.Li/Li+),在1C充放电下进行循环性能测试,其表现出良好的高倍率性能,首次放电比容量达到了1089mAh/g,经过100次循环后其放电比容量保持在791mAh/g,容量保持率达到72.6%。
实施例4
本实施例的锂硫电池正极浆料的具体制备方法同实施例1一致,区别仅在于,其中的导电剂乙炔黑采用XC-72、BP2000、SuperP、PRINTEX XE-2、石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管或碳纳米纤维中的一种代替一一进行具体实施,得到相应的锂硫电池正极浆料。
将上述得到的正极浆料相应的制作成锂硫电池的正极,进行相应的性能测试。具体为:使充放电截止电压为1.7V~2.8V(vs.Li/Li+),在1C充放电下进行循环性能测试,其表现出良好的高倍率性能,首次放电比容量均能达到1080mAh/g以上,经过100次循环后其放电比容量保持在785mAh/g以上,容量保持率达到72.5%以上。
实施例5
本实施例的锂硫电池正极浆料的具体制备方法同实施例1一致,区别仅在于,其中的硫正极活性物质单质硫采用有机硫化物、硫/碳复合材料或硫/聚合物复合材料中的一种代替一一进行具体实施,得到相应的锂硫电池正极浆料。
将上述得到的正极浆料相应的制作成锂硫电池的正极,进行相应的性能测试。具体为:使充放电截止电压为1.7V~2.8V(vs.Li/Li+),在1C充放电下进行循环性能测试,其表现出良好的高倍率性能,首次放电比容量均能达到1080mAh/g以上,经过100次循环后其放电比容量保持在785mAh/g以上,容量保持率达到72.5%以上。
实施例6
本实施例的锂硫电池正极浆料通过以下方法制备得到:
按照锂硫电池正极浆料的各成分的质量百分数比例选取原料,以硫正极活性物质、导电剂、分散剂和粘结剂的质量总和为总质量(按100%计),选取0.88g硫单质、0.01g碳纳米管和0.1g聚苯胺加入混合搅拌机进行搅拌干混处理,使搅拌干混处理的时间为20min,干混结束后,得到相应的粉状混合料;
然后,再分批次向粉状混合料中添加溶剂1-甲基-N-吡咯烷酮,具体为先添加0.26g的1-甲基-N-吡咯烷酮进行第一次预混处理,搅拌混合25min,搅拌均匀后,然后再添加0.78g的1-甲基-N-吡咯烷酮进行第二次预混处理,搅拌混合30min后,最后,再添加0.26g的1-甲基-N-吡咯烷酮进行第三次预混处理,搅拌混合30min使搅拌均匀后,得到相应的预混浆料;最后,再向预混浆料中加入0.1g质量分数为10wt%的聚偏氟乙烯溶液进行搅拌混合40min最终得到锂硫电池的正极浆料。
将上述得到的正极浆料制作成锂硫电池的正极,进行相应的性能测试。具体为:使充放电截止电压为1.7V~2.8V(vs.Li/Li+),在1C充放电下进行循环性能测试,其表现出良好的高倍率性能,首次放电比容量达到了1095mAh/g,经过100次循环后其放电比容量保持在808mAh/g,容量保持率达到73.8%。
实施例7
为了说明本发明中的分散剂中同时采用含有羟基和羧基时对正极浆料的性能影响,本实施例采用多种分散剂混合使用的方式进行具体实施。
按照锂硫电池正极浆料的各成分的质量百分数比例选取原料,以硫正极活性物质、导电剂、分散剂和粘结剂的质量总和为总质量(按100%计),选取0.8g硫单质、0.1g乙炔黑和0.06g固体分散剂加入混合搅拌机进行搅拌干混处理,使搅拌干混处理的时间为20min,干混结束后,得到相应的粉状混合料;其中,这里的固体分散剂为羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素和聚乙烯醇的混合物,且羟乙基纤维素:羟丙基甲基纤维素:聚乙烯醇的质量比为1:0.2:0.05;
然后,再分三次批次向粉状混合料中添加溶剂无水乙醇,具体为先添加0.226g无水乙醇进行第一次预混处理,搅拌混合30min,搅拌均匀后,然后再添加0.678g无水乙醇进行第二次预混处理,搅拌混合20min后,最后,再添加0.226g无水乙醇进行第三次预混处理,搅拌混合30min使搅拌均匀后,得到相应的预混浆料;最后,再向预混浆料中加入0.1g质量分数为40wt%的全氟磺酸溶液进行搅拌混合40min最终得到锂硫电池的正极浆料。
将上述得到的正极浆料制作成锂硫电池的正极,进行相应的性能测试。具体为:使充放电截止电压为1.7V~2.8V(vs.Li/Li+),在1C充放电下进行循环性能测试,其表现出良好的高倍率性能,首次放电比容量达到了1385mAh/g,经过100次循环后其放电比容量保持在1108mAh/g,容量保持率达到80.0%。
实施例8
本实施例的具体制备方法同实施例7一致,区别仅在于将实施例7中的分散剂的用量比例羟乙基纤维素:羟丙基甲基纤维素:聚乙烯醇的质量比为1:0.2:0.05替换成羟乙基纤维素:羟丙基甲基纤维素:聚乙烯醇的质量比为1:0.3:0.08,再进行具体实施,最终得到相应的正极浆料。
将上述得到的正极浆料制作成锂硫电池的正极,进行相应的性能测试。具体为:使充放电截止电压为1.7V~2.8V(vs.Li/Li+),在1C充放电下进行循环性能测试,其表现出良好的高倍率性能,首次放电比容量达到了1391mAh/g,经过100次循环后其放电比容量保持在1115mAh/g,容量保持率达到80.2%。
实施例9
本实施例的具体制备方法同实施例7一致,区别仅在于将实施例7中的分散剂的用量比例羟乙基纤维素:羟丙基甲基纤维素:聚乙烯醇的质量比为1:0.2:0.05替换成羟乙基纤维素:羟丙基甲基纤维素:聚乙烯醇的质量比为1:0.25:0.06,再进行具体实施,最终得到相应的正极浆料。
将上述得到的正极浆料制作成锂硫电池的正极,进行相应的性能测试。具体为:使充放电截止电压为1.7V~2.8V(vs.Li/Li+),在1C充放电下进行循环性能测试,其表现出良好的高倍率性能,首次放电比容量达到了1389mAh/g,经过100次循环后其放电比容量保持在1117mAh/g,容量保持率达到80.4%。
实施例10
本实施例的具体制备方法同实施例7一致,区别仅在于将实施例7中正极浆料的各成分的用量进行调整代替后,使硫单质的用量为0.6g,导电剂的用量为0.2g,分散剂的用量为0.1g,粘结剂的用量为0.1g,再进行具体实施,最终得到相应的正极浆料。
将上述得到的正极浆料制作成锂硫电池的正极,进行相应的性能测试。具体为:使充放电截止电压为1.7V~2.8V(vs.Li/Li+),在1C充放电下进行循环性能测试,其表现出良好的高倍率性能,首次放电比容量达到了1385mAh/g,经过100次循环后其放电比容量保持在1112mAh/g,容量保持率达到80.3%。
比较例1
本比较例是采用常规的混合方式进行制作正极浆料,具体的制作方法如下:
选取0.8g硫单质、0.1g乙炔黑、0.06g羧甲基纤维素钠(CMC)和0.1g质量分数为40wt%的SBR溶液一并加入混合搅拌机内,再一次性将去离子水1.33g加入混合搅拌机进行搅拌混合处理5小时,最终得到锂硫电池的正极浆料。
将上述得到的正极浆料制作成锂硫电池的正极,按照与本发明正极浆料的相同测试方法进行相应的性能测试。具体为:使充放电截止电压为1.7V~2.8V(vs.Li/Li+),在1C充放电下进行循环性能测试,如图1中2表示的测试结果所示,其首次放电比容量达到了980mAh/g,经过100次循环后其放电比容量保持在550mAh/g左右,容量保持率达到56.1%。可见,采用直接一次性混合的方式得到的正极浆料制作成相应的硫锂电池后和稳定性较差,充放电的比容量性能也不是很理想,保持率相对较差。
比较例2
按照锂硫电池正极浆料的各成分的质量百分数比例选取原料,以硫正极活性物质、导电剂、分散剂和粘结剂的质量总和为总质量(按100%计),选取0.8g硫单质、0.1g乙炔黑和0.06g羧甲基纤维素钠(CMC)加入混合搅拌机进行搅拌干混处理,使搅拌干混处理的时间为20min,干混结束后,得到相应的粉状混合料;
然后,再一次性向粉状混合料中添加溶剂去离子水1.13g进行预混搅拌处理3小时,得到相应的预混浆料;最后,再向预混浆料中加入0.1g质量分数为40wt%的SBR溶液进行搅拌混合40min,最终得到锂硫电池的正极浆料。
将上述得到的正极浆料制作成锂硫电池的正极,进行相应的性能测试。具体为:使充放电截止电压为1.7V~2.8V(vs.Li/Li+),在1C充放电下进行循环性能测试,其表现出良好的高倍率性能,首次放电比容量达到了989mAh/g,经过100次循环后其放电比容量保持在646.8mAh/g,容量保持率达到65.4%。从测试结果可以看出,采用一次性添加溶剂的方式进行搅拌混合,首次放电比容量的性能降低,且其容量保持率相对差一点,降低了差不多8个百分点左右。
本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例,但是对本领域熟练技术人员来说,只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例,但是对本领域熟练技术人员来说,只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
Claims (10)
1.一种锂硫电池正极浆料的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
A、按照正极浆料中各成分选取原料,先将硫正极活性物质、导电剂和固体分散剂预先进行干混形成粉状混合料;
B、然后向粉状混合料中加入溶剂进行混合均匀后,形成预混浆料;
C、再向预混浆料中加入粘结剂进行混合,最终形成锂硫电池的正极浆料。
2.根据权利要求1所述锂硫电池正极浆料的制备方法,其特征在于,步骤B中所述加入溶剂具体为:
先向粉状的混合料中加入溶剂总用量的1%~35%进行第一次预混处理;然后,再加入溶剂总用量的3%~60%进行第二次预混处理;最后,再加入剩余的溶剂进行第三次预混处理后,得到相应的预混浆料。
3.根据权利要求2所述锂硫电池正极浆料的制备方法,其特征在于,所述第一次预混处理中加入溶剂的用量为溶剂总用量的20wt%~30wt%;所述第二次预混处理中加入溶剂的用量为溶剂总用量的50wt%~60wt%;所述第三次预混处理中加入溶剂的用量为溶剂总用量的20wt%~30wt%。
4.根据权利要求1或2或3所述锂硫电池正极浆料的制备方法,其特征在于,步骤A中所述固体分散剂选自羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧化乙烯、聚苯胺、海藻酸、海藻酸钠和聚丙烯酸钠中的一种或几种。
5.根据权利要求7所述锂硫电池正极浆料的制备方法,其特征在于,所述固体分散剂为海藻酸钠、羧甲基纤维素钠和聚丙烯酸钠的混合物,且所述海藻酸钠:羧甲基纤维素钠:聚丙烯酸钠的质量比为1:0.2~0.3:0.05~0.08。
6.根据权利要求1或2或3所述锂硫电池正极浆料的制备方法,其特征在于,步骤C中所述粘结剂为含有1wt%~60wt%粘结剂的溶液;且所述粘结剂选自全氟磺酸溶液、聚四氟乙烯溶液、丁苯橡胶溶液、二甲基二烯丙基氯化铵溶液和聚偏氟乙烯溶液中的一种或几种。
7.根据权利要求1或2或3所述锂硫电池正极浆料的制备方法,其特征在于,所述硫正极活性物质的粒径为100nm~300nm。
8.根据权利要求1或2或3所述锂硫电池正极浆料的制备方法,其特征在于,步骤B中所述溶剂选自1-甲基-N-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇、异丙醇、正丁醇、去离子水和蒸馏水中的一种或几种。
9.根据权利要求1或2或3所述锂硫电池正极浆料的制备方法,其特征在于,步骤A中所述导电剂选自乙炔黑、XC-72、BP2000、Super P、PRINTEX XE-2、土状石墨、石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管和碳纳米纤维中的一种或几种。
10.根据权利要求1或2或3所述锂硫电池正极浆料的制备方法,其特征在于,所述锂硫电池正极浆料包括以下质量百分数的成分:
硫正极活性物质:60wt%~98wt%;导电剂:1.0wt%~20wt%;固体分散剂:0.01wt%~10wt%:粘结剂:0.01wt%~20wt%;
所述硫正极活性物质选自单质硫、有机硫化物、硫/碳复合材料和硫/聚合物复合材料中的一种或几种。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711207484.7A CN108091839B (zh) | 2017-11-27 | 2017-11-27 | 一种锂硫电池正极浆料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711207484.7A CN108091839B (zh) | 2017-11-27 | 2017-11-27 | 一种锂硫电池正极浆料的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108091839A true CN108091839A (zh) | 2018-05-29 |
CN108091839B CN108091839B (zh) | 2021-03-30 |
Family
ID=62173040
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201711207484.7A Active CN108091839B (zh) | 2017-11-27 | 2017-11-27 | 一种锂硫电池正极浆料的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108091839B (zh) |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108777299A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-11-09 | 佛山腾鲤新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池正极浆料 |
CN108987754A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-12-11 | 力信(江苏)能源科技有限责任公司 | 分散剂、含分散剂的正极浆料及其锂电池的制备方法 |
CN109585753A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-04-05 | 浙江衡远新能源科技有限公司 | 一种锂硫离子电池改性隔膜的制备方法 |
CN109860512A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-06-07 | 湖南科霸汽车动力电池有限责任公司 | 镍氢电池正极浆料炼合工艺 |
WO2020097672A1 (en) | 2018-11-12 | 2020-05-22 | Monash University | Method of producing thick sulphur cathodes for li-s batteries |
CN111430718A (zh) * | 2020-04-08 | 2020-07-17 | 西北工业大学 | 一种锂基电池电极浆料、制备方法及其应用 |
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 |
CN112151801A (zh) * | 2020-09-21 | 2020-12-29 | 深圳市拓邦锂电池有限公司 | 锂离子电池正极浆料及其制备方法 |
CN112234198A (zh) * | 2020-09-15 | 2021-01-15 | 深圳市拓邦锂电池有限公司 | 一种锂离子电池正极浆料及其制备方法 |
CN112259717A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-22 | 安徽益佳通电池有限公司 | 一种锂离子电池正极浆料的干混制备方法 |
CN112599724A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-02 | 天津市捷威动力工业有限公司 | 一种复合正极、全固态锂硫电池及它们的干法制备方法 |
CN113546533A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-10-26 | 惠州锂威新能源科技有限公司 | 一种胶液的制备方法及其制品 |
CN113809332A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-12-17 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 一种锂硫电池正极用复合粘结剂、锂硫电池正极及其制备方法 |
CN114005574A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-02-01 | 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 | 一种掺杂海藻酸铵联苯糊的高温电子浆料及其制备方法 |
CN114171725A (zh) * | 2021-10-19 | 2022-03-11 | 浙江南都电源动力股份有限公司 | 锂离子电池正极浆料的制备方法 |
CN114497561A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-05-13 | 天津先众新能源科技股份有限公司 | 一种用于倍率启动电池的正极导电添加剂及其制备方法 |
CN114864877A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-08-05 | 湖北亿纬动力有限公司 | 一种负极极片的制备方法及其应用 |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101872856A (zh) * | 2010-06-13 | 2010-10-27 | 深圳市山木电池科技有限公司 | 一种磷酸铁锂电池正极浆料、使用该正极浆料的磷酸铁锂电池及其制备方法 |
CN104577071A (zh) * | 2015-01-28 | 2015-04-29 | 山东齐星新能源科技有限责任公司 | 一种锂离子电池干粉制浆方法 |
CN104659349A (zh) * | 2013-11-21 | 2015-05-27 | 苏州宝时得电动工具有限公司 | 电极复合材料及其制备方法、包含电极复合材料的正极及电池 |
CN104766949A (zh) * | 2014-01-08 | 2015-07-08 | 中山天贸电池有限公司 | 一种锂离子电池负极浆料的加工方法 |
CN105489844A (zh) * | 2015-11-07 | 2016-04-13 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种锂离子动力电池负极浆料的制备方法 |
CN105702962A (zh) * | 2016-01-24 | 2016-06-22 | 北京化工大学 | 一种锂硫电池正极极片及其制备方法 |
CN106058150A (zh) * | 2016-08-15 | 2016-10-26 | 柔电(武汉)科技有限公司 | 一种锂硫电池电极及制备方法 |
CN106410116A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-02-15 | 天津力神电池股份有限公司 | 一种分等级多孔复合锂硫电池正极及其制备方法 |
CN106433530A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-02-22 | 浙江大学 | 一种硫正极用水基电极粘结剂及制备方法 |
WO2017045680A1 (de) * | 2015-09-17 | 2017-03-23 | Universität Hamburg | Lithium-schwefel-batterie und kathode hierfür |
WO2017109014A1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | Rhodia Operations | Positive active material for rechargeable lithium-sulfur battery |
CN107069002A (zh) * | 2017-04-10 | 2017-08-18 | 湖北大学 | 一种锂硫电池正极材料及其制备方法和锂硫电池 |
WO2017139991A1 (zh) * | 2016-02-21 | 2017-08-24 | 肖丽芳 | 一种二氧化锰空心球锂硫电池正极材料的制备方法 |
-
2017
- 2017-11-27 CN CN201711207484.7A patent/CN108091839B/zh active Active
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101872856A (zh) * | 2010-06-13 | 2010-10-27 | 深圳市山木电池科技有限公司 | 一种磷酸铁锂电池正极浆料、使用该正极浆料的磷酸铁锂电池及其制备方法 |
CN104659349A (zh) * | 2013-11-21 | 2015-05-27 | 苏州宝时得电动工具有限公司 | 电极复合材料及其制备方法、包含电极复合材料的正极及电池 |
CN104766949A (zh) * | 2014-01-08 | 2015-07-08 | 中山天贸电池有限公司 | 一种锂离子电池负极浆料的加工方法 |
CN104577071A (zh) * | 2015-01-28 | 2015-04-29 | 山东齐星新能源科技有限责任公司 | 一种锂离子电池干粉制浆方法 |
WO2017045680A1 (de) * | 2015-09-17 | 2017-03-23 | Universität Hamburg | Lithium-schwefel-batterie und kathode hierfür |
CN105489844A (zh) * | 2015-11-07 | 2016-04-13 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种锂离子动力电池负极浆料的制备方法 |
WO2017109014A1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | Rhodia Operations | Positive active material for rechargeable lithium-sulfur battery |
CN105702962A (zh) * | 2016-01-24 | 2016-06-22 | 北京化工大学 | 一种锂硫电池正极极片及其制备方法 |
WO2017139991A1 (zh) * | 2016-02-21 | 2017-08-24 | 肖丽芳 | 一种二氧化锰空心球锂硫电池正极材料的制备方法 |
CN106058150A (zh) * | 2016-08-15 | 2016-10-26 | 柔电(武汉)科技有限公司 | 一种锂硫电池电极及制备方法 |
CN106433530A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-02-22 | 浙江大学 | 一种硫正极用水基电极粘结剂及制备方法 |
CN106410116A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-02-15 | 天津力神电池股份有限公司 | 一种分等级多孔复合锂硫电池正极及其制备方法 |
CN107069002A (zh) * | 2017-04-10 | 2017-08-18 | 湖北大学 | 一种锂硫电池正极材料及其制备方法和锂硫电池 |
Cited By (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108777299B (zh) * | 2018-06-11 | 2021-03-23 | 合肥融捷能源材料有限公司 | 一种锂离子电池正极浆料 |
CN108777299A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-11-09 | 佛山腾鲤新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池正极浆料 |
CN108987754A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-12-11 | 力信(江苏)能源科技有限责任公司 | 分散剂、含分散剂的正极浆料及其锂电池的制备方法 |
WO2020097672A1 (en) | 2018-11-12 | 2020-05-22 | Monash University | Method of producing thick sulphur cathodes for li-s batteries |
EP3881376A4 (en) * | 2018-11-12 | 2022-08-31 | Monash University | PROCESS FOR MAKING THICK SULFUR CATHODES FOR LI-S BATTERIES |
US20210399277A1 (en) * | 2018-11-12 | 2021-12-23 | Monash University | Method of producing thick sulphur cathodes for li-s batteries |
CN113196530A (zh) * | 2018-11-12 | 2021-07-30 | 莫纳什大学 | 生产用于Li-S电池的厚硫阴极的方法 |
CN109585753A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-04-05 | 浙江衡远新能源科技有限公司 | 一种锂硫离子电池改性隔膜的制备方法 |
CN109860512A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-06-07 | 湖南科霸汽车动力电池有限责任公司 | 镍氢电池正极浆料炼合工艺 |
CN111430718A (zh) * | 2020-04-08 | 2020-07-17 | 西北工业大学 | 一种锂基电池电极浆料、制备方法及其应用 |
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 |
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 |
CN112234198A (zh) * | 2020-09-15 | 2021-01-15 | 深圳市拓邦锂电池有限公司 | 一种锂离子电池正极浆料及其制备方法 |
CN112151801A (zh) * | 2020-09-21 | 2020-12-29 | 深圳市拓邦锂电池有限公司 | 锂离子电池正极浆料及其制备方法 |
CN112259717A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-22 | 安徽益佳通电池有限公司 | 一种锂离子电池正极浆料的干混制备方法 |
CN112599724A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-02 | 天津市捷威动力工业有限公司 | 一种复合正极、全固态锂硫电池及它们的干法制备方法 |
CN112599724B (zh) * | 2020-12-14 | 2023-03-24 | 天津市捷威动力工业有限公司 | 一种复合正极、全固态锂硫电池及它们的干法制备方法 |
CN113546533A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-10-26 | 惠州锂威新能源科技有限公司 | 一种胶液的制备方法及其制品 |
CN113809332A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-12-17 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 一种锂硫电池正极用复合粘结剂、锂硫电池正极及其制备方法 |
CN113809332B (zh) * | 2021-09-14 | 2023-05-30 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 一种锂硫电池正极用复合粘结剂、锂硫电池正极及其制备方法 |
CN114171725A (zh) * | 2021-10-19 | 2022-03-11 | 浙江南都电源动力股份有限公司 | 锂离子电池正极浆料的制备方法 |
CN114005574A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-02-01 | 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 | 一种掺杂海藻酸铵联苯糊的高温电子浆料及其制备方法 |
CN114005574B (zh) * | 2021-11-11 | 2023-09-26 | 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 | 一种掺杂海藻酸铵联苯糊的高温电子浆料及其制备方法 |
CN114497561A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-05-13 | 天津先众新能源科技股份有限公司 | 一种用于倍率启动电池的正极导电添加剂及其制备方法 |
CN114864877A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-08-05 | 湖北亿纬动力有限公司 | 一种负极极片的制备方法及其应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108091839B (zh) | 2021-03-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108091839A (zh) | 一种锂硫电池正极浆料的制备方法 | |
KR102239750B1 (ko) | 마이크로캡슐 타입 규소-탄소 복합물 네가티브 전극 물질, 및 이의 제조 방법 및 이의 용도 | |
Yin et al. | Highly reversible lead-carbon battery anode with lead grafting on the carbon surface | |
WO2022257311A1 (zh) | 一种高首效高倍率硅基负极材料及其制备方法 | |
CN109841834A (zh) | 一种复合导电剂、其制备方法及在正极浆料的应用 | |
Wang et al. | Uniform growth of MoS2 nanosheets on carbon nanofibers with enhanced electrochemical utilization for Li-ion batteries | |
Tian et al. | Metal–organic framework derived hierarchical Ni/Ni 3 S 2 decorated carbon nanofibers for high-performance supercapacitors | |
CN104658757A (zh) | 一种锂离子电容器电极浆料中复合导电剂的分散方法 | |
CN105280916B (zh) | 铅酸蓄电池内化成合膏 | |
WO2017032166A1 (zh) | 一种锡粉掺杂锂电池负极浆料的制备方法 | |
CN104393272A (zh) | 一种钛酸锂类负极复合材料及制备方法 | |
CN108615866A (zh) | 一种含纳米硅的无定型碳锂电池负极材料 | |
CN110707323B (zh) | 一种阴离子扩层碳材料及其制备方法和应用 | |
Yu et al. | High performance of porous silicon/carbon/RGO network derived from rice husks as anodes for lithium-ion batteries | |
CN108123136B (zh) | 铅碳电池复合负极添加剂和铅碳电池负极及制备与应用 | |
WO2015010437A1 (zh) | 一种纳米硅/石墨烯锂离子电池负极材料及其制备方法 | |
Gao et al. | High dispersion and electrochemical capacitive performance of NiO on benzenesulfonic functionalized carbon nanotubes | |
CN112736233A (zh) | 一种锂离子电池电极活性物质、制备方法及其电极和电池 | |
CN108511760A (zh) | 一种锂电池用导电剂及其制备方法 | |
CN113594427B (zh) | 一种MoS2-MoP量子点@碳复合钠离子电池负极材料及其制备方法 | |
CN112794310B (zh) | 一种钾离子电池负极材料及其制备方法和应用 | |
CN110010873A (zh) | 一种混合正极浆料的制备方法 | |
Hu et al. | A New Type of Activated Acetylene Black and PbSO4 Hybrid Material as A High-performance Lead-carbon Batteries Anode Additive | |
Sun et al. | Preparation of N-doped biomass C@ SnO2 composites and its electrochemical performance | |
CN108470901B (zh) | 一种碳纳米管锰酸锂纳米复合材料及制备方法与应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |