CN108232134B - 一种长循环寿命锂硫电池正极材料、正极及其制备与应用 - Google Patents

一种长循环寿命锂硫电池正极材料、正极及其制备与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN108232134B
CN108232134B CN201711348511.2A CN201711348511A CN108232134B CN 108232134 B CN108232134 B CN 108232134B CN 201711348511 A CN201711348511 A CN 201711348511A CN 108232134 B CN108232134 B CN 108232134B
Authority
CN
China
Prior art keywords
positive electrode
sulfur battery
cycle
long
lithium
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.)
Active
Application number
CN201711348511.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108232134A (zh
Inventor
黎立桂
曾帅波
陈少伟
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.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
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 South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201711348511.2A priority Critical patent/CN108232134B/zh
Publication of CN108232134A publication Critical patent/CN108232134A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108232134B publication Critical patent/CN108232134B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • 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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • 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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1397—Processes of manufacture of electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • 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
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
    • H01M4/5815—Sulfides
    • 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
    • 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
    • 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)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明属于锂硫电池的技术领域，公开了一种长循环寿命锂硫电池正极材料、正极及其制备与应用。所述锂硫电池正极材料通过以下方法得到：(1)以水为反应介质，将硫脲与甲醛在催化剂的作用下进行反应，后续处理，得到硫脲甲醛树脂；(2)将普通硫粉和硫脲甲醛树脂混匀后，于140～160℃搅拌处理，继续升温至170～190℃，保温反应，后续处理。所述正极是将正极材料、导电剂、粘结剂与有机溶剂混合均匀，得到浆料；将浆料涂布于集流体上，干燥，滚压，得到正极。本发明的正极材料以及正极具有长循环寿命，较好的高比容量、较好倍率特性，正极用于制备锂硫电池。

Description

一种长循环寿命锂硫电池正极材料、正极及其制备与应用
技术领域
本发明属于锂硫电池的技术领域，涉及一种高能量密度长循环寿命锂硫电池正极材料、正极及其制备方法与应用，所述正极材料用于制备正极，所述正极用于制备高性能锂硫电池，所述锂硫电池具有高循环性能、长循环寿命。
背景技术
锂硫电池(Li～S Battery)具有2600Wh/kg的比能量密度；原料单质硫价格便宜且地球资源丰富；锂硫电池作为新能源技术对环境友好等因素，使其能够适应现阶段各类电子产品日益增长的能量密度的需求并可满足电动汽车高续航里程的设计。其应用领域非常广泛，如：新能源汽车、巴士、电动车、叉车、无人机、电力、通信、微电网、分布式能源、消费电子、医疗、工具、仪器、照明、船舶、军警装备、轨道交通等。但是，锂硫电池表现出的一系列的问题还没有被很好的解决，使得其市场化应用受到阻碍。其主要有以下几点：单质硫和多硫化合物是电的绝缘体，硫的电导率为5*10-30S/cm,使S+2Li++2e-→Li2S的放电反应不能反应完全，导致了较低的放电比容量；在反应过程中，生成的多硫化合物(Li2S8，Li2S6，Li2S4)极易溶解于醚类电解液，溶解于电解液的多硫化合物在正负极间来回穿梭，形成“穿梭效应”一方面导致了快速的容量衰减，另一方面会破坏负极形成的固体电解质界面膜(SEI膜)，导致负极结构的破坏和严重的安全隐患；由于电池反应物和生成物的密度不同，导致了放电后正极电极体积膨胀(最大为80％),在长循环过程中反复的体积变化，使活性物质容易脱离集流体，导致循环性能的下降。
以往的研究中，提高锂硫电池循环性能和容量的方法主要是将单质硫封装在多孔的碳材料中，这样一方面可以构建良好的导电网络，提高极片的导电性，进而可以提高硫的利用率；另一方面多孔的碳基材料既能够提供锂离子的扩散通道，也能够适应长循环的体积膨胀，使电池材料不至于从集流体上脱落。但是，影响锂硫电池循环性能的原因是：多硫化物溶解在电解液中。多孔碳材料改善了电极导电性能，虽然提高了硫的利用率和电池比容量，其循环性能并没有得到很好的改善。
本发明主要依靠化学法限制多硫化合物的溶解，在电极表面涂覆导电高分子提高电极的导电率。并使用合适的调浆、制片、滚压、组装工艺制备高电化学性能的锂硫电池。使用本发明制备的锂硫电池扣式电池因为其化学法限制多硫化合物溶解，使其循环性能有了明显提升，高电导的导电高分子材料加入到电极中，也使活性硫有了很高的利用率，电池的倍率性能也明显改善。
发明内容
为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的是提供一种长循环寿命锂硫电池正极材料及其制备方法。本发明通过导电高分子的化学交联作用，制备出有高导电的有机硫化合物，并以此作为锂硫电池的正极材料。
本发明的另一目的在于提供一种长循环寿命锂硫电池正极及其制备方法。本发明通过将上述有机硫化物正极材料、导电剂、粘结剂混匀，负载于集流体上，制备出有效防止多硫化合物溶解扩散的导电极片即正极。
本发明的再一目的在于提供上述长循环寿命锂硫电池正极的应用。所述长循环寿命锂硫电池正极用于制备锂硫电池。所述锂硫电池高比容量、高循环性能、长循环寿命、较好倍率特性的锂硫电池。所制备的电极材料活性硫的负载量在扣式电池中高于1.6mg/cm2(是指有机硫化物正极材料在正极片上的负载量)；在倍率电流为0.1C的首次放电比容量高于1285mAh/g；在倍率电流为1C的500次循环测试中的单圈容量衰减低于0.045％。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种长循环寿命锂硫电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)以水为反应介质，将硫脲与甲醛在催化剂的作用下进行反应，后续处理，得到硫脲甲醛树脂；
(2)将2～8重量份的普通硫粉和1～3重量份硫脲甲醛树脂混匀后，于140～160℃搅拌处理，继续升温至170～190℃，保温反应6～12小时，后续处理，得到交联粉末即长循环寿命锂硫电池正极材料。
步骤(2)中所述搅拌处理的时间为1～3小时；所述搅拌的转速为150～400rpm。
步骤(1)中所述硫脲与甲醛溶液的质量体积比为(4～8)g：(6～10)mL，甲醛溶液的质量浓度为35％～40％；步骤(1)中所述硫脲与水的质量体积比为(4～8)g：(100～180)mL；步骤(1)中所述反应的温度为40～60℃；步骤(1)中所述硫脲与催化剂的质量摩尔比为(4～8)g：(0.016～0.097)mol。
步骤(1)中所述催化剂为盐酸或硫酸；所述盐酸与硫脲的体积质量比为(0.5～3)mL：(4～8)g，盐酸的质量百分数为37％。
步骤(1)中所述反应的时间为3～5小时；步骤(1)中所述反应需在搅拌的条件下进行，搅拌的转速为200～500rpm。
步骤(1)中所述后续处理是指将反应后的体系进行抽滤，干燥。所述干燥的温度为40℃～100℃，干燥的时间为10～24小时。
步骤(2)中所述后续处理是指冷却、研磨、干燥。所述干燥的温度为40～60℃。
步骤(1)中所述硫脲甲醛树脂的具体操作步骤为：将硫脲溶于水中，然后滴入甲醛溶液，加入催化剂，搅拌反应，后续处理；或者硫脲、水与催化剂混合均匀，然后滴入甲醛溶液，后续处理，得到硫脲甲醛树脂。
所述长循环寿命锂硫电池正极材料通过上述方法制备得到。
一种长循环寿命锂硫电池正极的制备方法，包括以下步骤：
(S1)将交联粉末即长循环寿命锂硫电池正极材料、导电剂、粘结剂与有机溶剂混合均匀，得到浆料；
(S2)将浆料涂布于集流体上，干燥，滚压，得到正极片即长循环寿命锂硫电池正极。
步骤(S1)中所述交联粉末、导电剂、粘结剂的重量比为(60～80)：(30～10)：(20～10)；
步骤(S1)中所述浆料是将粘结剂、导电剂和交联粉末依次加入有机溶剂中混合均匀得到。
步骤(S2)中所述涂布为单面涂布，涂布的厚度为100～400微米；所述集流体为铝箔或铝膜，所述集流体的厚度为0.10～0.40微米；滚压后正极片的厚度为50～200微米。
步骤(S2)中所述干燥为真空干燥，所述干燥的温度为40～100℃。
所述正极片能够裁切成组装电池所需尺寸。
步骤(S1)中所述导电剂优选为电池级导电炭黑、碳纳米管、炭黑Super P中一种或几种混合；所述粘结剂优选为聚偏二氟乙烯；所述有机溶剂优选为N-甲基吡咯烷酮或乙醇。
所述长循环寿命锂硫电池正极通过上述方法制备得到。
所述长循环寿命锂硫电池正极用于制备锂硫电池。
本发明的长循环寿命锂硫电池正极材料以及正极具有长循环寿命，较好的高比容量、较好倍率特性，主要是因为正极材料中形成交联化合物结构，能够有效的防止多硫化合物的溶解和扩散，孔道结构能够提供锂离子扩散路径，同时网状结构提供了电子转移路径。
与现有相关技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)制备工艺：工艺简单、不需要高温处理、制备周期短、生产能耗少、对生产设备要求也不高，适合大规模工业化生产运用；
(2)原材料成本：原料材料大部分为常见相对于传统正极材料，价格十分便宜的普通硫粉，其他原料也容易大规模合成，制备出的正极材料有明显的成本优势；
(3)本发明的长循环寿命锂硫电池正极材料以及正极具有长循环寿命，较好的高比容量、较好倍率特性；
(3)产品性能：用本发明的正极制备出的扣式电池，放电比容量高于1283mAh/g；正极极片的电导率为2.8×10-3S/cm；在5C的大放电电流下的比容量高于535mAh/g；在倍率电流为1C的500次循环测试中的每圈容量衰减低于0.045％，循环500圈后，容量保持率高于80％；相比商业的锂离子电池，本发明不仅有很大的倍率容量和循环容量，而且有超长的循环寿命。
附图说明
图1为实施例1制备的硫脲甲醛树脂的SEM图；
图2为实施例1制备的锂硫电池正极材料(即交联粉末)的SEM图；
图3为实施例1制备的锂硫电池正极材料的TEM图；
图4为实施例1制备的锂硫电池正极500次循环后的SEM图；
图5为实施例1制备的正锂硫电池正极材料500次循环后的元素含量图；
图6为采用实施例1的锂硫电池正极制备而成的锂硫电池在倍率电流为1C下500次循环图；
图7为采用实施例2的锂硫电池正极制备而成的锂硫电池在不同循环次数下的循环伏安曲线；
图8为采用实施例2的锂硫电池正极制备而成的锂硫电池的阻抗谱图；
图9为采用实施例2的锂硫电池正极制备而成的锂硫电池在不同放电倍率下的循环图；
图10为采用实施例3的锂硫电池正极制备而成的锂硫电池放电倍率0.1C下的充放电曲线图；
图11为采用实施例3的锂硫电池正极制备而成的锂硫电池在倍率电流为0.5C下300次循环图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种高循环特性锂硫电池正极材料以及锂硫电池正极的制备方法，包括以下步骤：
(1)将6g硫脲磁力搅拌溶解在150mL蒸馏水中，并在50℃水浴加热，得到硫脲溶液；
(2)在搅拌(260rpm)的条件下，将8mL质量分数为38％的甲醛溶液缓慢滴加至步骤(1)的硫脲溶液中，滴加完后，加入1mL质量分数为37％的盐酸溶液，搅拌反应4小时，抽滤，60℃真空干燥12小时，得到硫脲甲醛树脂；
(3)2g硫脲甲醛树脂与6g普通硫粉均匀混合后加热至150℃，以260rpm转速搅拌处理2小时(硫粉熔化)，继续升温至180℃，保温反应8小时，冷却、研磨、干燥，得到交联粉末即长循环寿命锂硫电池正极材料；
(4)将0.1g粘结剂聚偏二氟乙烯、0.2g电池级乙炔黑、0.7g交联粉末依次加入到4mL N-甲基吡咯烷酮中混合均匀，得到浆料；
(5)将浆料单面涂布在0.15微米厚的铝膜上，涂布厚度300微米，然后真空烘干(45℃)后，将极片滚压至100微米厚，裁剪至所需尺寸，得到锂硫电池正极。
本实施例制备的硫脲甲醛树脂的SEM图如图1所示；本实施例制备的交联粉末即长循环寿命锂硫电池正极材料的SEM图如图2所示，TEM图如图3所示；本实施例制备的锂硫电池正极500次循环后的SEM图如图4所示，本实施例制备的锂硫电池正极500次循环后的元素含量图如图5所示。从图1～4中可看出，锂硫电池正极材料中具有交联网状结构，锂硫电池正极有很多孔结构。
采用实施例1的锂硫电池正极制备而成的锂硫电池在倍率电流为1C下500次循环图如图6所示。
采用实施例1的锂硫电池正极制备而成的锂硫电池(扣式电池)，放电比容量为1283mAh/g；正极极片的电导率为2.8*10-3S/cm。
实施例2
一种高循环特性锂硫电池正极材料以及锂硫电池正极的制备方法，包括以下步骤：
(1)将5g硫脲磁力搅拌溶解在120mL蒸馏水中，并在60℃水浴加热，得到硫脲溶液；
(2)在搅拌(280rpm)的条件下，将7mL质量分数为38％的甲醛溶液缓慢滴加至步骤(1)的硫脲溶液中，滴加完后，加入0.8mL质量分数为37％的盐酸溶液，搅拌反应4小时，抽滤，60℃真空干燥10小时，得到硫脲甲醛树脂；
(3)1g硫脲甲醛树脂与5g普通硫粉均匀混合后加热至150℃，以260rpm转速搅拌处理1小时(硫粉熔化)，继续升温至180℃，保温反应8小时，冷却、研磨、干燥，得到交联粉末即长循环寿命锂硫电池正极材料；
(4)将0.1g粘结剂聚偏二氟乙烯、0.25g电池级乙炔黑、0.65g交联粉末依次加入到3.5mL N-甲基吡咯烷酮中混合均匀，得到浆料；
(5)将浆料单面涂布在0.12微米厚的铝膜上，涂布厚度350微米，然后真空烘干(45℃)后，将极片滚压至150微米厚，裁剪至所需尺寸，得到锂硫电池正极。
图7为采用实施例2的锂硫电池正极制备而成的锂硫电池在不同循环次数下的循环伏安曲线；图8为采用实施例2的锂硫电池正极制备而成的锂硫电池的阻抗谱图；图9为采用实施例2的锂硫电池正极制备而成的锂硫电池在不同放电倍率下的循环图。从图7～8看出，本发明的电极材料的电化学稳定性很好，循环前和循环后的CV曲线和EIS曲线基本重合。
实施例3
一种高循环特性锂硫电池正极材料以及锂硫电池正极的制备方法，包括以下步骤：
(1)将6g硫脲磁力搅拌溶解在150mL蒸馏水和1.5mL质量分数为37％的盐酸溶液中，并在50℃水浴加热，得到硫脲溶液；
(2)在搅拌(260rpm)的条件下，将8mL质量分数为38％的甲醛溶液缓慢滴加至步骤(1)的硫脲溶液中，滴加完后，搅拌反应4小时，抽滤，50℃真空干燥18小时，得到硫脲甲醛树脂；
(3)2g硫脲甲醛树脂与5g普通硫粉均匀混合后加热至150℃，以280rpm转速搅拌处理1小时(硫粉熔化)，继续升温至170℃，保温反应10小时，冷却、研磨、干燥，得到交联粉末即长循环寿命锂硫电池正极材料；
(4)将0.15g粘结剂聚偏二氟乙烯、0.25g电池级乙炔黑、0.6g交联粉末依次加入到3mL N-甲基吡咯烷酮中混合均匀，得到浆料；
(5)将浆料单面涂布在0.15微米厚的铝膜上，涂布厚度250微米，然后真空烘干(45℃)后，将极片滚压至60微米厚，裁剪至所需尺寸，得到锂硫电池正极。
实施例3的锂硫电池正极制备而成的锂硫电池(扣式电池)，放电比容量为1288mAh/g；正极极片的电导率为1.2*10-3S/cm。
图10为实施例3的锂硫电池正极制备而成的锂硫电池放电倍率0.1C下的充放电曲线图；图11为实施例3的锂硫电池正极制备而成的锂硫电池在倍率电流为0.5C下300次循环图。
形貌表征：材料的形貌测试和元素分析在场发射电子扫面显微镜和透射电子扫面显微镜下测试，其型号为Hitachi S-4800和JEOL JEM-2100。
用正极极片制备的扣式电池的电化学性能和充放电测试：电化学测试表征是在上海晨华公司生产的CHI 750E电化学工作站上以Li+/Li为对电极和参比电极进行。铝膜的负载物中硫含量高于62％,负载量大于1.6mg/cm2。充放电测试采用武汉蓝电电池测试系统分析仪，电流、电压范围±50mA、±5V。
电池：正极片采用本发明的高电导极片；负极片采用锂片；隔膜为聚乙烯膜，其型号为Celgard 2400；电解液配方为1,3-二氧杂戊烷和1,2-二甲氧基乙烷体积比为1:1混合后，加入1mol的LiPF6。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、替代、组合、简化，简单推演或替换均应为等效的置换方式，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种长循环寿命锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)以水为反应介质，将硫脲与甲醛在催化剂的作用下进行反应，后续处理，得到硫脲甲醛树脂；
(2)将2～8重量份的普通硫粉和1～3重量份硫脲甲醛树脂混匀后，于140～160℃搅拌处理，继续升温至170～190℃，保温反应6～12小时，后续处理，得到交联粉末即长循环寿命锂硫电池正极材料。
2.根据权利要求1所述长循环寿命锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述硫脲与甲醛溶液的质量体积比为(4～8)g：(6～10)mL，甲醛溶液的质量浓度为35％～40％；步骤(1)中所述硫脲与催化剂的质量摩尔比为(4～8)g：(0.016～0.097)mol。
3.根据权利要求1所述长循环寿命锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述催化剂为盐酸或硫酸；步骤(1)中所述反应的温度为40～60℃；步骤(1)中所述反应的时间为3～5小时。
4.根据权利要求1所述长循环寿命锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述硫脲与水的质量体积比为(4～8)g：(100～180)mL；步骤(2)中所述搅拌处理的时间为1～3小时；
步骤(1)中所述后续处理是指将反应后的体系进行抽滤，干燥；
步骤(2)中所述后续处理是指冷却、研磨、干燥。
5.一种由权利要求1～4任一项所述制备方法得到的长循环寿命锂硫电池正极材料。
6.一种长循环寿命锂硫电池正极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(S1)将交联粉末即长循环寿命锂硫电池正极材料、导电剂、粘结剂与有机溶剂混合均匀，得到浆料；所述长循环寿命锂硫电池正极材料如权利要求5所定义；
(S2)将浆料涂布于集流体上，干燥，滚压，得到正极片即长循环寿命锂硫电池正极。
7.根据权利要求6所述长循环寿命锂硫电池正极的制备方法，其特征在于：步骤(S1)中所述交联粉末、导电剂、粘结剂的重量比为(60～80)：(30～10)：(20～10)；
步骤(S1)中所述浆料是将粘结剂、导电剂和交联粉末依次加入有机溶剂中混合均匀得到。
8.根据权利要求6所述长循环寿命锂硫电池正极的制备方法，其特征在于：步骤(S1)中所述导电剂为电池级导电炭黑、碳纳米管、炭黑Super P中一种以上；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯；所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮或乙醇；
步骤(S2)中所述涂布为单面涂布，涂布的厚度为100～400微米；所述集流体为铝箔或铝膜，所述集流体的厚度为0.10～0.40微米；滚压后正极片的厚度为50～200微米。
9.一种由权利要求6～8任一项所述制备方法得到的长循环寿命锂硫电池正极。
10.根据权利要求9所述长循环寿命锂硫电池正极的应用，其特征在于：所述长循环寿命锂硫电池正极用于制备锂硫电池。
CN201711348511.2A 2017-12-15 2017-12-15 一种长循环寿命锂硫电池正极材料、正极及其制备与应用 Active CN108232134B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711348511.2A CN108232134B (zh) 2017-12-15 2017-12-15 一种长循环寿命锂硫电池正极材料、正极及其制备与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711348511.2A CN108232134B (zh) 2017-12-15 2017-12-15 一种长循环寿命锂硫电池正极材料、正极及其制备与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108232134A CN108232134A (zh) 2018-06-29
CN108232134B true CN108232134B (zh) 2020-07-28

Family

ID=62652326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711348511.2A Active CN108232134B (zh) 2017-12-15 2017-12-15 一种长循环寿命锂硫电池正极材料、正极及其制备与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108232134B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105375070A (zh) * 2011-08-23 2016-03-02 株式会社日本触媒 凝胶电解质以及使用了该凝胶电解质的电池

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19954013C2 (de) * 1999-11-10 2003-04-03 Bayer Ag Aromatische Formaldehyd-Kondensationsprodukte enthaltende säurestabile Lösungen und deren Verwendung
CN104577083B (zh) * 2015-01-20 2017-02-22 浙江大学 一种锂硫电池正极载硫材料及其锂硫电池的制备方法
CN104900847B (zh) * 2015-06-25 2017-04-12 浙江大学 利用吡咯单体原位聚合的硫电极的制备方法
CN105679552B (zh) * 2016-04-12 2018-09-04 齐鲁工业大学 一种硫脲醛树脂基超级电容器电极材料及其制备方法和应用
CN107275580B (zh) * 2017-07-10 2020-05-22 华南理工大学 一种长循环寿命高比容量锂硫电池正极材料和锂硫电池正极及其制备

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105375070A (zh) * 2011-08-23 2016-03-02 株式会社日本触媒 凝胶电解质以及使用了该凝胶电解质的电池

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Synthesis of a water-soluble thiourea-formaldehyde (WTF) resin and its application to immobilize the heavy metal in MSWI fly ash;She-Jiang Liu 等;《Journal of Environmental Management》;20160803;第182卷;全文 *
硫脲甲醛聚合反应中的半结晶沉淀现象;郝志显 等;《化学学报》;20101231;第68卷(第4期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108232134A (zh) 2018-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103855431B (zh) 一种提高锂离子电池循环性能的化成方法
CN104157909B (zh) 一种锂硫电池膜电极的制备方法
CN108777294B (zh) 一种由纳米片组成的碳支持的多孔球形MoN及其作为负极材料在锂电池中的应用
CN101764253A (zh) 二次铝电池及其制备方法
CN110197899B (zh) 一种锂箔的制备方法
CN109494360B (zh) 一种氧化亚硅复合材料及其制备方法
US11152621B2 (en) Negative electrode active material and method of preparing the same
CN112467200B (zh) 一种氟化锂/钛酸镧锂纳米纤维固体电解质界面材料及其制备方法和应用
CN111646459A (zh) 一种硼掺杂石墨烯材料的制备方法及其应用
CN110100331B (zh) 阳极、其制备方法及锂离子二次电池
CN109786751A (zh) 一种负极集流体及其制备方法以及固态电池
CN108565397B (zh) 锂金属电极表面氧化复合保护层结构及制备方法
CN105720265A (zh) 一种碳纳米管聚合物锂离子电池及其制备方法
CN106356513B (zh) 一种具有三明治结构的导电聚合物/硫复合正极材料的制备方法
CN105428634A (zh) 一种锂离子电池负极材料及其硫化锂电池的制备方法
CN110556537B (zh) 一种改善阴离子嵌入型电极材料电化学性能的方法
CN115939361A (zh) 一种磷化铜掺杂硬碳复合材料及其制备方法
KR101142533B1 (ko) 금속계 아연 음극 활물질 및 이를 이용한 리튬이차전지
CN116364930A (zh) 一种复配添加剂及应用该复配添加剂的电化学装置
CN115588772A (zh) 一种储能电站用耐低温锂离子电池组
CN105226251A (zh) 一种纯碳复合负极材料及其制备方法
CN108232134B (zh) 一种长循环寿命锂硫电池正极材料、正极及其制备与应用
CN115148982A (zh) 一种复合正极材料及其制备方法、正极片和电池
CN115395013A (zh) 一种双离子钠电池正极材料的制备方法
CN114597387A (zh) 一种锌金属负极材料及其制备方法和应用

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