CN110911682A - 一种锂硫电池的电极及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂硫电池的电极及其制备方法和应用。这种锂硫电池的电极包括集流体，集流体的表面依次设有微裂纹碳纳米管层、活性物质层、碳纳米管及钛酸锂复合隔层。这种锂硫电池电极的制备方法，包括以下步骤：一、制备微裂纹碳纳米管层；二、制备活性物质层；三、制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料；四、制备复合隔层。同时还提供了一种含有上述电极的锂硫电池。本发明提供了一种具有“三明治”结构的锂硫电池电极，具有大比表面积的集流体和性能优异的隔层，增大了活性物质与集流体的结合力，缓冲了活性物质的体积变化并限制了穿梭效应，进而提高了电极的导电性，增强了电池的循环性能和倍率性能，实现了高效的能量储存和转换机制。

Description

一种锂硫电池的电极及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及锂硫电池技术领域，特别是涉及一种锂硫电池的电极及其制备方法。
背景技术
锂硫电池是以硫元素作为电池正极，金属锂作为负极的一种锂电池。集流体作为锂硫电池上汇集电流的重要组成部分，其表面功能结构对锂硫电池的导电性、充放电容量以及循环寿命等有着重要的影响。在锂硫电池中，集流体既作为活性物质的载体，又充当电流的收集器与传输器，应该具有轻薄、电阻率小、与电极材料的结合强度高等特点。
目前，锂硫电池集流体还存在硫活性物质容易发生体积变化，且导电性不高的问题，影响了锂硫电池的综合性能。因此，制备一种具有特殊表面功能结构的集流体，满足电极材料与集流体之间的有效结合，可有效缓解硫的体积变化和提高电极的导电性，对提高电池的综合性能是非常必要的。
发明内容
为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种具有三明治结构的锂硫电池电极，本发明的目的之二在于提供这种锂硫电池电极的制备方法，本发明的目的之三在于提供这种锂硫电池电极的应用。
本发明的发明构思如下：综合特殊表面的集流体以及增强电极材料和集流体之间的结合两种方法，提供了一种新型的电极结构——“三明治”电极，该种电极能有效增大活性物质与集流体的结合力，缓解硫的体积膨胀，并限制穿梭效应，极大地改善锂硫电池的电化学性能。
为了实现上述的目的，本发明所采取的技术方案是：
本发明提供了一种具有三明治结构的锂硫电池电极。
一种锂硫电池的电极，包括集流体，集流体的表面依次设有微裂纹碳纳米管层、活性物质层、碳纳米管及钛酸锂复合隔层。
这种锂硫电池的电极具有三明治结构，具体来说，是集流体的表面设有三明治结构的功能层。其中，底层为微裂纹碳纳米管层，中间层为活性物质层，面层为碳纳米管及钛酸锂复合隔层。
优选的，这种锂硫电池的电极中，集流体为铝基底，如选用铝箔。
优选的，这种锂硫电池的电极中，微裂纹碳纳米管层的厚度为30μm～80μm；进一步优选的，微裂纹碳纳米管层的厚度为40μm～60μm。
优选的，这种锂硫电池的电极中，活性物质层为碳/硫活性物质层(碳/硫涂层)。
优选的，这种锂硫电池的电极中，活性物质层的厚度为150μm～300μm；进一步优选的，活性物质层的厚度为180μm～220μm。
优选的，这种锂硫电池的电极中，碳纳米管及钛酸锂复合隔层为多壁碳纳米管(MWCNT)和钛酸锂纳米球交叉连接的网络结构层。复合隔层涂覆在活性物质层表面，与活性物质上表面形成紧密接触。
优选的，这种锂硫电池的电极中，碳纳米管及钛酸锂复合隔层的厚度为50μm～100μm；进一步优选的，碳纳米管及钛酸锂复合隔层的厚度为65μm～85μm。
本发明提供了上述这种锂硫电池电极的制备方法。
一种锂硫电池电极的制备方法，包括以下步骤：
一、制备微裂纹碳纳米管层
将多壁碳纳米管、导电剂、粘结剂和溶剂混合配成多壁碳纳米管浆料，涂覆在铝基底上，干燥，得到表面设有微裂纹碳纳米管层的集流体；
二、制备活性物质层
将升华硫、含碳导电剂、粘结剂和溶剂混合配成活性物质浆料，涂覆在集流体的微裂纹碳纳米管层表面，干燥，得到形成活性物质层的电极；
三、制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料
1)将钛源化合物和水混合，再加入氧化剂和碱性溶液，得到前驱体溶液；
2)将前驱体溶液与稀释剂混合，再加入锂源化合物和结构导向剂，混合，然后加入多壁碳纳米管，将所得的溶液干燥，再将所得的粉体烧结，得到碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料；
四、制备复合隔层
将碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料、粘结剂和溶剂配成隔层浆料，涂覆在电极的活性物质层表面，干燥，得到具有三明治结构的电极。
优选的，制备微裂纹碳纳米管层的步骤中，导电剂选自导电炭黑(Super-P)、科琴黑、导电石墨中的至少一种；最优选的，导电剂为导电炭黑(Super-P)。
优选的，制备微裂纹碳纳米管层的步骤和制备活性物质层的步骤中，粘结剂分别独立选自羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)、聚偏氟乙烯(PVDF)中的至少一种。
优选的，这种锂硫电池电极的制备方法中，各步骤所用的溶剂分别独立选自水、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜中的至少一种。
优选的，制备微裂纹碳纳米管层的步骤中，多壁碳纳米管浆料包括以下质量份的组分：5～10份多壁碳纳米管，0.5～2份导电剂，0.5～2份粘结剂，100～150份溶剂；进一步优选的，多壁碳纳米管浆料包括以下质量份的组分：7～9份多壁碳纳米管，0.8～1.2份导电剂，1～1.5份粘结剂，120～140份溶剂。在本发明一些优选的实施方式中，多壁碳纳米管浆料由以下质量份的组分组成：7～9份多壁碳纳米管、0.8～1.2份Super-P，0.4～0.6份羧甲基纤维素钠，0.6～0.9份丁苯橡胶，125～135份水。
优选的，制备微裂纹碳纳米管层的步骤中，铝基底可选用铝箔。铝箔在使用前还包括除油步骤，如使用酒精清洗铝箔。
优选的，制备微裂纹碳纳米管层的步骤中，多壁碳纳米管浆料涂覆在铝基底的厚度为30μm～80μm；进一步优选的，多壁碳纳米管浆料涂覆在铝基底的厚度为40μm～60μm。
优选的，制备微裂纹碳纳米管层的步骤中，干燥的温度为50℃～80℃，干燥的时间为4h～8h；进一步优选的，制备微裂纹碳纳米管层的步骤中，干燥的温度为65℃～75℃，干燥的时间为4.5h～5.5h。
优选的，制备活性物质层的步骤中，含碳导电剂选自导电炭黑(Super-P)、科琴黑、导电石墨中的至少一种；最优选的，含碳导电剂为导电炭黑(Super-P)。
优选的，制备活性物质层的步骤中，活性物质浆料包括以下质量份的组分：8～15份升华硫，3～10份含碳导电剂，1～5份粘结剂，100～150份溶剂；进一步优选的，活性物质浆料包括以下质量份的组分：10～13份升华硫，5～7份含碳导电剂，1.5～3份粘结剂，120～140份溶剂。在本发明一些优选的实施方式中，活性物质浆料的固体组分由以下质量份的组分组成：10～13份升华硫，5～7份Super-P，1.5～3份聚偏氟乙烯，130～140份N-甲基吡咯烷酮。
优选的，制备活性物质层的步骤中，活性物质浆料涂覆在微裂纹碳纳米管层表面的厚度为150μm～300μm；进一步优选的，活性物质浆料涂覆在微裂纹碳纳米管层表面的厚度为180μm～220μm。
优选的，制备活性物质层的步骤中，干燥的温度为30℃～60℃，干燥的时间为8h～15h；进一步优选的，制备活性物质层的步骤中，干燥的温度为45℃～55℃，干燥的时间为9h～11h。
本发明所述制备活性物质层的步骤中，得到形成活性物质层的电极称为M-S电极。
优选的，制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的步骤1)中，钛源化合物为氮化钛。
优选的，制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的步骤1)中，氧化剂为过氧化氢。在本发明一些优选的具体实施方式中，氧化剂选用浓度是30％的过氧化氢水溶液。
优选的，制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的步骤1)中，碱性溶液为氨水。在本发明一些优选的具体实施方式中，碱性溶液选用氨浓度是27％的氨水。
优选的，制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的步骤2)中，稀释剂选自水和乙醇。进一步的，稀释剂中，水和乙醇优选的体积比为1:(1.5～2.5)，进一步优选为1:2。在一些优选的具体实施方式中，乙醇使用的是无水乙醇。
优选的，制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的步骤2)中，锂源化合物为氢氧化锂。在本发明一些优选的具体实施方式中，锂源化合物选用氢氧化锂的水合物，即LiOH·H2O。
优选的，制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的步骤2)中，结构导向剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。
在本发明一些优选的具体实施方式中，制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料具体是：1)将氮化钛和水混合，再加入过氧化氢和氨水，混合搅拌至氮化钛完全溶解，得到前驱体溶液；2)在搅拌条件下，将水和乙醇依次加入前驱体溶液中，再加入一水合氢氧化锂和聚乙烯吡咯烷酮，混合搅拌，然后加入多壁碳纳米管，将所得的溶液干燥，得到混合粉体，将混合粉体烧结，得到碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料。
优选的，制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的步骤1)中，钛源化合物与氧化剂的摩尔比为1：(30～50)；进一步优选的，钛源化合物与氧化剂的摩尔比为1：(35～45)。
优选的，制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的步骤1)中，钛源化合物与碱性溶液的质量比为1：(15～30)；进一步优选的，钛源化合物与碱性溶液的质量比为1：(20～25)。
优选的，制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的步骤2)中，钛源化合物与稀释剂的用量比为1g：(400～800)mL；进一步优选的，钛源化合物与稀释剂的用量比为1g：(500～700)mL。
优选的，制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的步骤2)中，钛源化合物与锂源化合物的摩尔比为1：(0.5～2)；进一步优选的，钛源化合物与锂源化合物的摩尔比为1：(0.7～1)。
优选的，制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的步骤2)中，钛源化合物与结构导向剂的质量比为1：(0.1～0.3)；进一步优选的，钛源化合物与结构导向剂的质量比为1：(0.15～0.25)。
优选的，制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的步骤2)中，钛源化合物与多壁碳纳米管的质量比为1：(1～5)；进一步优选的，钛源化合物与多壁碳纳米管的质量比为1：(2～3)。
优选的，制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的步骤2)中，干燥的温度为70℃～90℃，干燥的时间为8h～15h；进一步优选的，制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的步骤2)中，干燥的温度为75℃～85℃，干燥的时间为9h～11h。
优选的，制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的步骤2)中，烧结的温度为600℃～800℃，烧结的时间为5h～8h；进一步优选的，烧结的温度为650℃～750℃，烧结的时间为6.5h～7.5h。
优选的，制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的步骤2)中，烧结是在惰性气氛下进行，如在氩气氛围中加热。
优选的，制备复合隔层的步骤中，隔层浆料包括以下质量份的组分：6～12份碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料，0.5～2份粘接剂，40～100份溶剂；进一步优选的，隔层浆料包括以下质量份的组分：8～10份碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料，0.8～1.2份粘接剂，50～80份溶剂。在本发明一些优选的具体实施方式中，隔层浆料由以下质量份的组分组成：8～10份碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料，0.8～1.2份聚偏氟乙烯，55～70份N-甲基吡咯烷酮。
优选的，制备复合隔层的步骤中，隔层浆料涂覆在电极活性物质层表面的厚度为50μm～100μm；进一步优选的，隔层浆料涂覆在电极活性物质层表面的厚度为65μm～85μm。
优选的，制备复合隔层的步骤中，干燥的温度为45℃～65℃，干燥的时间为3h～8h；进一步优选的，干燥的温度为50℃～60℃，干燥的时间为5h～7h。
优选的，这种制备方法中，所用的水为去离子水。
优选的，这种制备方法中，干燥均是在真空干燥箱中进行。
本发明还提供了上述锂硫电池电极的应用，具体是一种含有上述电极的锂硫电池。
一种锂硫电池，该锂硫电池的阴极为上述的电极。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种具有“三明治”结构的锂硫电池电极，具有大比表面积的集流体和性能优异的隔层，增大了活性物质与集流体的结合力，缓冲了活性物质的体积变化并限制了穿梭效应，进而提高了电极的导电性，增强了电池的循环性能和倍率性能，实现了高效的能量储存和转换机制。
与现有技术相比，本发明的优点具体如下：
1、本发明的“三明治”电极在集流体表面设置了微裂纹碳纳米管层结构，能够实现锂硫电池电极材料与集流体之间的紧密结合，限制硫的体积变化，可有效降低电极阻抗。
2、本发明的“三明治”电极基于传统的化学制备钛酸锂纳米球工艺，通过参数以及成分的优化设计，提出了一种新型的钛酸锂纳米球化学制造工艺，可有效降低生产成本。
3、本发明的“三明治”电极的电极结构，隔层直接涂覆在硫活性物质材料表面，与活性物质上表面形成紧密的接触界面，有效降低了锂硫电池的接触电阻。
4、本发明的“三明治”电极的隔层结构，为碳纳米管和钛酸锂纳米球交叉连接网络，碳纳米管为多硫化锂的穿梭提供物理阻隔；钛酸锂纳米球拥有很高锂离子迁移系数，能有效降低隔层的离子扩散电阻，并为硫化锂的穿梭提供化学阻隔。
附图说明
图1是本发明锂硫电池的电极结构示意图；
图2是多壁碳纳米管及钛酸锂复合隔层的扫描电镜图；
图3是基于本发明电极的锂硫电池阴极半电池的装配示意图；
图4是不同电压条件下基于M-S-LTO阴极的锂硫半电池的循环伏安曲线图；
图5是基于M-S-LTO阴极、M-S阴极和S阴极的锂硫半电池在0.2C倍率条件下的200次循环性能对比曲线图；
图6是基于M-S-LTO阴极、M-S阴极和S阴极的锂硫半电池的倍率性能对比图；
图7是基于M-S-LTO阴极、M-S阴极和S阴极的锂硫半电池的第20次循环交流阻抗对比图；
图8是基于M-S-LTO阴极、M-S阴极和S阴极的锂硫半电池的第200次循环交流阻抗对比图。
附图标记：1-微裂纹碳纳米管层，2-活性物质层，3-多壁碳纳米管及钛酸锂复合隔层，4-上电池壳，5-垫片，6-弹片，7-锂片，8-下电池壳，9-电解液，10-电极片，11-隔膜。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例和对比例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到。除非特别说明，试验或测试方法均为本领域的常规方法。实施例中所提及的用量百分比如无特殊说明，均指质量百分比。
本发明提供了一种锂硫电池的新型电极结构——“三明治”电极，其结构示意图如附图1所示。从图1可见，本发明锂硫电池电极的集流体表面设有三层结构层，分别为微裂纹碳纳米管层1、活性物质层2和多壁碳纳米管及钛酸锂复合隔层3。集流体表面含有多壁微裂纹碳纳米管；复合隔层直接涂覆在活性物质表面，结合紧密；隔层结构作为交叉连接网络。
锂硫电池电极制备例
本发明这种锂硫电池电极的制备方法，包括以下步骤：
一、微裂纹碳纳米管层集流体的制备
选取20μm铝箔作为基底，用酒精清洗基体以去除铝箔上的油。再用多壁碳纳米管，导电剂，粘结剂等物质进行混合调浆，浆料配比为：0.8g多壁碳纳米管、0.1g Super-P、0.05g羧甲基纤维素钠、0.075mL丁苯橡胶和13mL去离子水溶剂，之后将其涂布在铝箔上，形成50μm的厚度，再在70℃的红外真空干燥器中干燥5h。
二、中间活性物质层(硫/碳涂层)的制备
用升华硫、导电剂、粘结剂和溶剂进行混合调浆，所述的配比为：1.2g的升华硫、0.6g的Super-P、0.2g的聚偏氟乙烯和13mL的溶剂NMP，将其涂布在集流体表面的微裂纹碳纳米管层上，形成200μm的厚度，再将其置于50℃的真空干燥箱中干燥10h，得到表面为活性物质层的M-S电极。
三、隔层碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的制备
首先，将0.25gTiN加入28mL去离子水中，再加入16mL浓度为30％的过氧化氢水溶液，6mL浓度为27％的氨水。磁力搅拌至TiN完全溶解，随后，在搅拌条件下，将50mL去离子水和100mL无水乙醇依次加入到所制备的溶液中。加入0.14g的LiOH·H2O和0.05g的PVP。搅拌后，再向其中加入0.6g多壁碳纳米管。接着在80℃的真空干燥箱中干燥溶液10h，获得粉体，将其在700℃的氩气气氛中加热7h，获得复合材料。
四、隔层材料的涂覆
在烧杯中加入2mL NMP，添加0.05g PVDF，在搅拌转速500r/min下搅拌，待PVDF溶解后，添加0.45g碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料粉末，再添加1mL NMP，搅拌6h。接着将获得的浆料涂布在M-S电极表面，涂布厚度为75μm，在干燥条件为55℃的真空干燥箱中干燥6h，形成“三明治”电极。
本例制成的电极其多壁碳纳米管及钛酸锂复合隔层的形貌和结构表征可参见附图2的扫描电镜图。从图2可见，多壁碳纳米管和钛酸锂纳米球形成交叉连接网络。
锂硫电池制备例
将“三明治”电极应用于制备锂硫电池，具体方法如下：
采用上述制得的“三明治”电极片，并进而制备基于“三明治”电极的锂硫半电池。制作电极片时，以上述的微裂纹碳纳米管层集流体作为电极片的基体，集流体上涂覆硫活性物质，之上再涂覆隔层材料形成电极片。
附图3是基于本发明电极的锂硫电池阴极半电池的装配示意图。结合图3说明锂硫半电池的装配方法如下：微裂纹碳纳米管集流体做成电极片10后置于下电池壳8上，电解液9直接浸润所述电极片10上的活性物质，电解液9充满由电极片10、下电池壳8和隔膜11所组成的整个腔体。锂片7紧贴在隔膜11上，锂片7的上表面由下至上依次放置着垫片5和弹片6，垫片5和弹片6用于调整电池的压力；弹片6与上电池壳4紧密接触以减小接触电阻，保证电池内部的良好的导电性。
这种锂硫半电池放电时，锂片7开始脱锂，锂离子经过隔膜11进入到电解液9中，随后与电极片10上面的活性物质接触，发生嵌锂反应；与此同时，电子先后经过垫片5、弹片6和上电池壳4进入到下电池壳8；由于下电池壳8与电极片10紧密接触，因而电子随后便进入到电极片10的活性物质里与锂离子进行电荷中和，完成锂离子半电池的放电过程。而这种锂硫半电池充电时，锂离子首先从电极片10上的活性物质里面脱离，进入到电解液9中，随后通过隔膜11与锂片7接触；电子从电极片10上面的活性物质转移出来，先后经过下电池壳8、上电池壳4、弹片6和垫片5与锂片7上的锂离子进行电荷平衡，完成充电过程。
使用LAND CT2001A电池测试系统对锂硫半电池进行循环性能和倍率性能测试。分别对M-S阴极、S阴极与M-S-LTO阴极这三种集流体进行测试，其中，基于M-S阴极集流体为具备微裂纹结构的集流体，相较于基于M-S-LTO阴极的集流体少了多壁碳纳米管及钛酸锂复合隔层；M-S-LTO阴极即实施例制得的基于“三明治”电极的锂硫电池阴极；S阴极为光滑铝箔集流体，是在基于M-S阴极集流体的基础上还少了微裂纹结构的集流体。
附图4所示为不同电压条件下基于M-S-LTO阴极的锂硫半电池的循环伏安曲线图。从图4可以看出，锂硫半电池在不同电压条件下循环伏安曲线几乎相同，显示了“三明治”电极结构阴极的高度可逆电化学性能，其原因是“三明治”电极结构阴极具有独特结构可形成对多硫化物的有效吸附。
为了揭示M-S-LTO阴极在锂硫电池系统中应用的优点，对基于M-S-LTO阴极、M-S阴极和S阴极的锂硫电池在0.2C的条件下进行了200次循环试验。附图5所示为基于M-S-LTO阴极、M-S阴极和S阴极的锂硫半电池在0.2C倍率条件下的200次循环性能对比曲线图。图5中最上方的空心点曲线为三种材料阴极测试的库伦效率。从图5可以看出，M-S-LTO阴极具有较高的初始可逆比容量1248.6mAh·g-1，硫利用率为74.5％。在200次循环后，M-S-LTO阴极在200次循环后保持了960.3mAh·g-1的高可逆比容量，容量保持率为76.9％，衰减率仅0.115％。而同等条件下，M-S阴极的初始可逆比容量为1013mAh·g-1，硫利用率为60.5％，循环200次后的可逆比容量为690mAh·g-1。S型阴极的初始放电容量为696.5mAh·g-1，可逆放电容量为449.1mAh·g-1，容量保持率为64.5％，其容量衰减率为0.178％。所以，与M-S阴极和S阴极相比，M-S-LTO阴极具有显著的循环稳定性和较高的容量。
附图6所示为基于M-S-LTO阴极、M-S阴极和S阴极的锂硫半电池的倍率性能对比图。从图6中可以看出，在不同循环速率(图中6个虚线框分别表示的是0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C、0.1C倍率)下，基于M-S-LTO阴极的锂硫半电池具有最高的循环比容量。结果表明，M-S阴极的倍率性能明显优于S阴极，但不能与M-S-LTO阴极相媲美。M-S-LTO阴极优异的倍率性能归因于多壁碳纳米管及钛酸锂复合隔层直接涂覆在活性材料表面的复合效应。此外，夹层结构的M-S-LTO阴极具有很强的机械稳定性，在高速循环过程中保持了整个电极的完整性。
附图7、附图8分别是基于M-S-LTO阴极、M-S阴极和S阴极的锂硫半电池的第20次和第200次的循环交流阻抗对比图。由图7和图8可知，M-S-LTO阴极和M-S阴极的阻抗都明显小于S阴极。这是由于电极材料与集电体之间的界面结合强度和导电性的提高。
通过以上试验结果可知，本发明提供的这种锂硫电池的新型电极结构——“三明治”电极的锂硫半电池，相对于基于M-S集流体和基于普通S集流体的锂硫半电池具有更好的优越性和有效性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂硫电池的电极，包括集流体，其特征在于：所述集流体的表面依次设有微裂纹碳纳米管层、活性物质层、碳纳米管及钛酸锂复合隔层。
2.根据权利要求1所述的一种锂硫电池的电极，其特征在于：所述活性物质层为碳/硫活性物质层。
3.根据权利要求1所述的一种锂硫电池的电极，其特征在于：所述碳纳米管及钛酸锂复合隔层为多壁碳纳米管和钛酸锂纳米球交叉连接的网络结构层。
4.一种权利要求1～3任一项所述锂硫电池的电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
一、制备微裂纹碳纳米管层
将多壁碳纳米管、导电剂、粘结剂和溶剂混合配成多壁碳纳米管浆料，涂覆在铝基底上，干燥，得到表面设有微裂纹碳纳米管层的集流体；
二、制备活性物质层
将升华硫、含碳导电剂、粘结剂和溶剂混合配成活性物质浆料，涂覆在集流体的微裂纹碳纳米管层表面，干燥，得到形成活性物质层的电极；
三、制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料
1)将钛源化合物和水混合，再加入氧化剂和碱性溶液，得到前驱体溶液；
2)将前驱体溶液与稀释剂混合，再加入锂源化合物和结构导向剂，混合，然后加入多壁碳纳米管，将所得的溶液干燥，再将所得的粉体烧结，得到碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料；
四、制备复合隔层
将碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料、粘结剂和溶剂配成隔层浆料，涂覆在电极的活性物质层表面，干燥，得到具有三明治结构的电极。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述制备微裂纹碳纳米管层的步骤中，多壁碳纳米管浆料包括以下质量份的组分：5～10份多壁碳纳米管，0.5～2份导电剂，0.5～2份粘结剂，100～150份溶剂。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述制备活性物质层的步骤中，活性物质浆料包括以下质量份的组分：8～15份升华硫，3～10份含碳导电剂，1～5份粘结剂，100～150份溶剂。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的步骤中，所用的组分具体如下：钛源化合物为氮化钛；氧化剂为过氧化氢；碱性溶液为氨水；稀释剂选自水和乙醇；锂源化合物为氢氧化锂；结构导向剂为聚乙烯吡咯烷酮。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述制备碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料的步骤中，各组分的用量如下：钛源化合物与氧化剂的摩尔比为1：(30～50)；钛源化合物与碱性溶液的质量比为1：(15～30)；钛源化合物与稀释剂的用量比为1g：(400～800)mL；钛源化合物与锂源化合物的摩尔比为1：(0.5～2)；钛源化合物与结构导向剂的质量比为1：(0.1～0.3)；钛源化合物与多壁碳纳米管的质量比为1：(1～5)。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述制备复合隔层的步骤中，隔层浆料包括以下质量份的组分：6～12份碳纳米管和钛酸锂纳米球复合材料，0.5～2份粘接剂，40～100份溶剂。
10.一种锂硫电池，其特征在于：所述锂硫电池的阴极为权利要求1～3任一项所述的电极。
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