CN114597411B - 乙炔黑柔性固硫材料及其制备方法、固硫方法和锂硫电池正极 - Google Patents

乙炔黑柔性固硫材料及其制备方法、固硫方法和锂硫电池正极 Download PDF

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Abstract

本发明公开了乙炔黑柔性固硫材料及其制备方法、固硫方法和锂硫电池正极，乙炔黑柔性固硫材料的制备方法利用乙炔黑作为基体，通过加入PTFE乳液以及加热处理对其进行增韧处理，其中PTFE经过加热后会形成丝状结构从而起到支撑的作用，且独特的内部三维结构可以更好地对硫正极起到物理限域作用，制备过程简单易控，周期短，能耗低，所得产物可重复性高，有利于大规模生产，利用制备的乙炔黑柔性固硫材料经过固硫得到的锂硫电池正极，提高了放电比容量、降低了反应过程中的容量衰减率，具有优异的电化学性能。

Description

乙炔黑柔性固硫材料及其制备方法、固硫方法和锂硫电池 正极
技术领域
本发明涉及锂硫电池技术领域，具体涉及乙炔黑柔性固硫材料及其制备方法、固硫方法和锂硫电池正极。
背景技术
目前商用的锂离子二次电池，正极材料通常为一些嵌锂化合物，如：LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiFePO4、LiMnPO4、LiNiPO4以及LiMn2O4等，但这些材料容量大都在300 mAhg-1以下。使用硫作为正极材料时发生反应S8+16Li++16e-
Figure SMS_1
8Li2S，根据简化公式
Figure SMS_2
，理论比容量可以达到1675 mAh g-1。另外，由于硫单质具备环境污染小、无毒、成本低、且原料来源广泛等特点，因此，锂硫电池受到越来越多的关注。
然而单质硫和反应产物Li2S2/Li2S导电性非常差，从而导致电池内阻会变大，出现较差的反应动力学，以至容量和倍率性能较差。以及反应过程当中产生的中间产物LiPS（Li2SX,4<x<8）会溶解于电解液迁移到负极发生穿梭效应，导致活性物质损失和电极结构的破坏，等等问题都会限制锂硫电池的发展。
针对以上问题，近年来研究者们对锂硫电池正极材料方面进行了广泛的研究，其中大多数研究途径是设计特殊结构的碳材料比如高度有序介孔碳系列、分级介孔碳材料、碳纤维等等，用这些碳材料作为硫的载体，通过热处理、球磨、液相法、等离子体沉积等方式得到碳硫复合物；再在复合物的表面包覆上一些导电聚合物，如聚环氧乙烷、聚苯胺、聚吡咯等。这样得到的电极材料以碳为骨架形成导电网络，硫产生的中间产物多硫离子会被束缚在碳材料特殊的孔中，而导电聚合物包覆层也起到了增强导电性，阻挡多硫离子溶于电解液的作用。但是这些途径也存在着一些不足，首先特殊的介孔、纤维结构的可重复性较低、产率不高，其次包覆导电聚合物的成本较高，难以实现大规模生产。因此需要一种简单易行的正极固硫载体制备方法。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了乙炔黑柔性固硫材料及其制备方法、固硫方法和锂硫电池正极，方法操作简单，可重复性高，成本低，产率大，能够大规模生产应用于锂硫电池，具有稳定的循环性能和库伦效率高的特点。
为了实现以上目的，本发明提供了乙炔黑柔性固硫材料的制备方法，包括以下步骤：
1）取0.2~1g的乙炔黑、0.01~0.2g的PTFE乳液和2~5g的去离子水混合摇匀，研磨至膏状后干燥，冷却后得到产物A；
2）将产物A用酒精浸泡后，采用挤压成型法辊压成厚度为0.5~1mm的膜并干燥，冷却后得到产物B；
3）将产物B冲成片后，得到乙炔黑柔性固硫材料。
优选地，所述步骤1）中干燥是在鼓风干燥烘箱中于120~180℃保温10~24h。
优选地，所述步骤2）中用75%酒精浸泡时间为30~120min。
优选地，所述步骤2）中干燥是在鼓风干燥烘箱中于60~75℃，保温时间为10~20h。
优选地，所述步骤3）中产物B冲成直径为12~16 mm的圆片。
本发明提供了乙炔黑柔性固硫材料，采用上述的乙炔黑柔性固硫材料的制备方法制备得到。
本发明提供了上述的乙炔黑柔性固硫材料的固硫方法，包括以下步骤：
1）按照质量比为所述乙炔黑柔性固硫材料：升华硫S8=3：7，称取0.1~0.5g升华硫，并将升华硫S8搅拌溶解于1~5 mlCS2中，得到溶液C；
2）将所述乙炔黑柔性固硫材料浸泡在溶液C中6~12h后，加热蒸干CS2，得到产物D；
3）将产物D放于水热釜中，升温至155oC，保温12~36 h，待自然冷却至室温后，用酒精浸泡，即得到锂硫电池正极。
优选地，所述步骤2）中加热蒸干是在50~80oC下加热2~5 min。
优选地，所述步骤2）中用75%酒精浸泡时间为10~120 min。
本发明还提供了锂硫电池正极，采用上述的固硫方法制备得到，在0.5 C的电流密度下，经过100次循环后保持800 mAh/g的放电比容量。
与现有技术相比，本发明的乙炔黑柔性固硫材料的制备方法利用常见的导电剂乙炔黑作为基体，通过加入PTFE（聚四氟乙烯）乳液以及加热处理对其进行增韧处理。其中PTFE经过加热后会形成丝状结构从而起到支撑的作用。与此同时，独特的内部三维结构可以更好地对硫正极起到物理限域作用。利用传统导电剂乙炔黑在保证了材料导电性的同时，聚四氟乙烯的加入使其形成了联通的三维网络结构，在作为硫元素（S8）的载体时，复杂的内部结构可以减弱充放电反应过程当中多硫化锂在正负极之间的穿梭，从而达到了更加稳定的放电容量。此外，本发明通过保温干燥合成样品，相比于其他固硫材料存在操作复杂，可重复性低，很难大规模生产等缺陷，制备过程简单易控，周期短，能耗低，所得产物可重复性高，过程易控，均一性好，有利于大规模生产。本发明制备的乙炔黑柔性固硫材料经过固硫后得到的锂硫电池正极在0.5 C的电流密度下，经过100次循环后仍可以保持800mAh/g的放电比容量，表现出优异的导电性、稳定性、高的放电比容量和库伦效率，柔韧性好、耐弯曲，能够作为固硫材料广泛使用。
附图说明
图1a是本发明制备的乙炔黑柔性固硫材料的实物照片；图1b是本发明制备的乙炔黑柔性固硫材料的弯曲测试图；图1c是本发明制备的乙炔黑柔性固硫材料的XRD谱图；
图2是本发明制备的乙炔黑柔性固硫材料的SEM图；
图3是本发明的乙炔黑柔性固硫材料制备的锂硫电池正极的循环性能图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例对本发明作进一步地解释说明，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明提供了乙炔黑柔性固硫材料的制备方法，具体包括以下步骤：
1）取0.2~1g的乙炔黑、0.01~0.2g的PTFE乳液和2~5g的去离子水混合摇匀后，加入到研钵中研磨至膏状后干燥，自然冷却至室温后得产物A；干燥是在鼓风干燥烘箱中120~180℃保温10~24h；
2）将产物A用75%酒精浸泡30~120min后采用挤压成型法辊压成厚度为0.5~1mm的膜，之后放入鼓风干燥烘箱干燥，干燥温度为60~75℃，保温时间为10~20h，冷却后得到产物B；
3）将干燥后的产物B冲成直径为12~16 mm的圆片后得乙炔黑柔性固硫材料。
本发明还提供了乙炔黑柔性固硫材料的固硫方法，具体包括以下步骤：
1）按照质量比为乙炔黑柔性固硫材料：升华硫S8=3：7，称取0.1~0.5g升华硫S8，将其搅拌溶解于1~5 ml CS2中，搅拌溶解是在室温下搅拌1~3 min，得溶液C；
2）将制得的乙炔黑柔性固硫材料浸泡在溶液C中6~12h后，加热蒸干CS2，加热蒸干是在50~80oC下加热2~5 min，得产物D；
3）将产物D放于50ml水热釜中，自室温升温至155oC，保温12~36h，待自然冷却至室温后，用75%酒精浸泡10~120 min，制得产物即为锂硫电池正极片。
本发明的乙炔黑柔性固硫材料的制备方法，利用常见的导电剂乙炔黑作为基体，通过加入PTFE乳液以及加热处理对其进行增韧处理。其中PTFE经过加热后会形成丝状结构从而起到支撑的作用。与此同时，独特的内部三维结构可以更好地对硫正极起到物理限域作用。此外，本发明通过烘箱保温合成样品，制备过程简单易控，周期短，能耗低，所得产物可重复性高，有利于大规模生产。利用乙炔黑柔性固硫材料制备的锂硫电池正极在0.5C的电流密度下，经过100次循环后仍可以保持800mAh/g的放电比容量。
下面结合具体实施例对本发明进行详细地解释说明。
实施例1：
乙炔黑柔性固硫材料的制备：
1）取0.43g的乙炔黑，然后取0.05g的PTFE乳液和3.25g的去离子水摇匀后，加入到研钵中研磨至膏状后在鼓风干燥烘箱中120℃保温24h，自然冷却至室温后得产物A；
2）将产物A用75%酒精浸泡60min后采用挤压成型法辊压成厚度为0.7mm的膜，之后放入烘箱中于75℃，保温10h，得产物B；
3）将干燥后的产物B冲成直径为12 mm的电极片制成乙炔黑柔性固硫材料极片。
乙炔黑柔性固硫材料极片的固硫方法，包括以下步骤：
1）按照质量比为乙炔黑柔性固硫材料极片：升华硫=3：7，称取0.35g升华硫S8，量取2mlCS2，用玻璃棒将升华硫S8搅拌溶解于CS2中，得溶液C；
2）室温下，将制得的乙炔黑柔性固硫材料极片浸泡在溶液C中10 h，使用恒温水浴锅加热至70oC保持3min除去CS2，得产物D；
3）将产物D放于50ml水热釜中，自室温升温至155oC，保温15h，待自然冷却至室温后，用75%酒精浸泡100min，制得产物即为锂硫电池正极片。
电池电学性能测试时，将制得的锂硫电池正极片直接作为电池正极，以金属锂为负极，使用CR2032型号电池壳，采用Celgrad2500隔膜中间层。电解质由1.0 M 双（三氟甲磺酰基）亚胺锂 (LITFSI) 组成，混合溶剂为DME/DOL（体积比为 1:1）和1.0% LiNO3添加剂。组装成锂硫电池后进行电池电学性能测试。
实施例2：
乙炔黑柔性固硫材料的制备：
1）取0.24g的乙炔黑，然后取0.0215g的PTFE乳液和1.9g的去离子水摇匀后，加入到研钵中研磨至膏状后在鼓风干燥烘箱中150℃保温20 h，自然冷却至室温后得产物A；
2）将产物A用75%酒精浸泡30min后采用挤压成型法辊压成厚度为0.5mm的膜，之后放入烘箱中于75℃，保温10h，得产物B；
3）将干燥后的产物B冲成直径为12mm的电极片制成乙炔黑柔性固硫材料极片。
乙炔黑柔性固硫材料极片的固硫方法，包括以下步骤：
1）按照质量比为乙炔黑柔性固硫材料极片：升华硫=3：7，称取0.21g升华硫，量取2ml CS2，用玻璃棒将升华硫搅拌溶解于CS2中，得溶液C；
2）室温下，将制得的乙炔黑柔性固硫材料极片浸泡在溶液C中12h，使用恒温水浴锅加热至50oC保持5min除去CS2，得产物D；
3）将产物D放于50ml水热釜中，自室温升温至155oC，保温15h，待自然冷却至室温后，用75%酒精浸泡100min，制得产物即为锂硫电池正极片。
电池测试方法与实施例1相同。
实施例3：
乙炔黑柔性固硫材料的制备：
1）取0.33g的乙炔黑，然后取0.029g的PTFE乳液和2.2g的去离子水摇匀后，加入到研钵中研磨至膏状后在鼓风干燥烘箱中170℃保温16h，自然冷却至室温后得产物A；
2）将产物A用75%酒精浸泡50min后采用挤压成型法辊压成厚度为0.8mm的膜，之后放入烘箱中于75℃，保温10h，得产物B；
3）将干燥后的产物B冲成直径为12 mm的电极片制成乙炔黑柔性固硫材料极片。
乙炔黑柔性固硫材料极片固硫方法，包括以下步骤：
1）按照质量比为乙炔黑柔性固硫材料极片：升华硫=3：7，称取0.28g升华硫，量取2ml CS2，用玻璃棒将升华硫搅拌溶解于CS2中，得溶液C；
2）室温下，将制得乙炔黑柔性固硫材料极片浸泡在溶液C中12h，使用恒温水浴锅加热至60oC保持2min除去CS2，得产物D；
3）将产物D放于50ml水热釜中，自室温升温至155oC，保温15h，待自然冷却至室温后，用75%酒精浸泡100min，制得产物即为锂硫电池正极片。
测试方法与实施例1相同。
实施例4：
乙炔黑柔性固硫材料的制备：
1）取0.726g的乙炔黑，然后取0.064g的PTFE乳液和3.4g的去离子水摇匀后，加入到研钵中研磨至膏状后在鼓风干燥烘箱中180℃保温10h，自然冷却至室温后得产物A；
2）将产物A用75%酒精浸泡60min后采用挤压成型法辊压成厚度为1mm的膜，之后放入烘箱中于75℃，保温10h，得产物B；
3）将干燥后的产物B冲成直径为12 mm的电极片制成乙炔黑柔性固硫材料极片。
乙炔黑柔性固硫材料极片的固硫方法，包括以下步骤：
1）按照质量比为乙炔黑柔性固硫材料极片：升华硫=3：7，称取0.49g升华硫，量取5ml CS2，用玻璃棒将升华硫搅拌溶解于CS2中，得溶液C；
2）室温下，将制得的乙炔黑柔性固硫材料极片浸泡在溶液C中12h，使用恒温水浴锅加热至80oC保持1min除去CS2，得产物D；
3）将产物D放于50ml水热釜中，自室温升温至155oC，保温20h，待自然冷却至室温后，用75%酒精浸泡50min，制得产物即为锂硫电池正极片。
测试方法与实施例1相同。
实施例5：
乙炔黑柔性固硫材料的制备方法，具体包括以下步骤：
1）取0.2g的乙炔黑、0.01g的PTFE乳液和2g的去离子水混合摇匀后，加入到研钵中研磨至膏状后干燥，自然冷却至室温后得产物A；干燥是在鼓风干燥烘箱中120℃保温10h；
2）将产物A用75%酒精浸泡30min后采用挤压成型法辊压成厚度为0.5mm的膜，之后放入鼓风干燥烘箱干燥，干燥温度为60℃，保温时间为10h，冷却后得到产物B；
3）将干燥后的产物B冲成直径为14 mm的圆片后得乙炔黑柔性固硫材料。
乙炔黑柔性固硫材料的固硫方法，具体包括以下步骤：
1）按照质量比为乙炔黑柔性固硫材料：升华硫S8=3：7，称取0.1g升华硫S8，将其搅拌溶解于1ml CS2中，搅拌溶解是在室温下搅拌1 min，得溶液C；
2）将制得的乙炔黑柔性固硫材料浸泡在溶液C中6h后，加热蒸干CS2，加热蒸干是在50oC下加热2 min，得产物D；
3）将产物D放于50ml水热釜中，自室温升温至155oC，保温12h，待自然冷却至室温后，用75%酒精浸泡10min，制得产物即为锂硫电池正极片。
测试方法与实施例1相同。
实施例6：
乙炔黑柔性固硫材料的制备方法，具体包括以下步骤：
1）取1g的乙炔黑、0.2g的PTFE乳液和5g的去离子水混合摇匀后，加入到研钵中研磨至膏状后干燥，自然冷却至室温后得产物A；干燥是在鼓风干燥烘箱中180℃保温24h；
2）将产物A用75%酒精浸泡120min后采用挤压成型法辊压成厚度为1mm的膜，之后放入鼓风干燥烘箱干燥，干燥温度为75℃，保温时间为20h，冷却后得到产物B；
3）将干燥后的产物B冲成直径为16 mm的圆片后得乙炔黑柔性固硫材料。
乙炔黑柔性固硫材料的固硫方法，具体包括以下步骤：
1）按照质量比为乙炔黑柔性固硫材料：升华硫S8=3：7，称取0.5g升华硫S8，将其搅拌溶解于5 ml CS2中，搅拌溶解是在室温下搅拌3 min，得溶液C；
2）将制得的乙炔黑柔性固硫材料浸泡在溶液C中12h后，加热蒸干CS2，加热蒸干是在80oC下加热5 min，得产物D；
3）将产物D放于50ml水热釜中，自室温升温至155oC，保温36h，待自然冷却至室温后，用75%酒精浸泡120min，制得产物即为锂硫电池正极片。
测试方法与实施例1相同。
图1a本发明制备的乙炔黑柔性固硫材料的实物照片，图1b是本发明制备的乙炔黑柔性固硫材料的弯曲测试图，从图1a和图1b中可以看出制得的乙炔黑柔性固硫材料均一性良好，具有柔韧性好、弯曲性能优异的优点。对本发明制备的乙炔黑柔性固硫材料进行XRD分析，结果参见图1c，从图1c可以看出在2θ=18°以及32°处出现了PTFE的标准峰，在2θ=26°左右出现了代表乙炔黑的馒头峰。
对本发明制备的乙炔黑柔性固硫材料进行SEM分析，结果参见图2，从图2中可以看出乙炔黑柔性固硫材料内部通过聚四氟乙烯连接形成了联通的三维网络。
本发明的乙炔黑柔性固硫材料制备的锂硫电池正极进行电学性能测试结果如图3所示，从图3中可以看出乙炔黑柔性电极作为硫单质载体在电流密度为0.5C时，可以提供850 mAh/g的容量，经过100圈循环后仍能保持800 mAh/g的容量，平均每圈衰减率为0.012%。
综上所述，本发明涉及思路新颖，通过简单的固相反应法，利用常见的导电剂乙炔黑和粘结剂PTFE为原料，制备了一种内部联通，可弯曲，高韧性的固硫材料；当应用于锂硫电池正极时，提高了放电比容量、降低了反应过程中的容量衰减率。此外，本发明制备过程当中使用的原料成本低，过程简单易控，周期短，能耗低，产物的重复性高，产率大，有利于规模化生产，具有广泛的前景。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.乙炔黑柔性固硫材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）取0.2~1g的乙炔黑、0.01~0.2g的PTFE乳液和2~5g的去离子水混合摇匀，研磨至膏状后，在鼓风干燥烘箱中于120~180℃保温从而干燥，冷却后得到产物A；
2）将产物A用酒精浸泡后，采用挤压成型法辊压成厚度为0.5~1mm的膜并在鼓风干燥烘箱中于60~75℃保温从而干燥，冷却后得到产物B；
3）将产物B冲成片后，得到乙炔黑柔性固硫材料。
2.根据权利要求1所述的乙炔黑柔性固硫材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中保温时间为10~24h。
3.根据权利要求1所述的乙炔黑柔性固硫材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中用75%酒精浸泡时间为30~120min。
4.根据权利要求1所述的乙炔黑柔性固硫材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中保温时间为10 ~20h。
5.根据权利要求1所述的乙炔黑柔性固硫材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中产物B冲成直径为12 ~16mm的圆片。
6.乙炔黑柔性固硫材料，其特征在于，采用如权利要求1至5中任一项所述的乙炔黑柔性固硫材料的制备方法制备得到。
7.如权利要求6所述的乙炔黑柔性固硫材料的固硫方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）按照质量比为所述乙炔黑柔性固硫材料：升华硫S8=3：7，称取0.1~0.5g升华硫，并将升华硫S8搅拌溶解于1 ~5 ml CS2中，得到溶液C；
2）将所述乙炔黑柔性固硫材料浸泡在溶液C中6~12h后，加热蒸干CS2，得到产物D；
3）将产物D放于水热釜中，升温至155 oC，保温12~36 h，待自然冷却至室温后，用酒精浸泡，即得到锂硫电池正极。
8.根据权利要求7所述的固硫方法，其特征在于，所述步骤2）中加热蒸干是在50~80 oC下加热2~5 min。
9.根据权利要求7所述的固硫方法，其特征在于，所述步骤3）中用75%酒精浸泡10~120min。
10.锂硫电池正极，其特征在于，采用权利要求7至9中任一项所述的固硫方法制备得到，在0.5 C的电流密度下，经过100次循环后保持800 mAh/g的放电比容量。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101281963A (zh) * 2008-06-02 2008-10-08 汪以道 一种锂电池阴极制备方法以及由此阴极制备的锂电池
CN101478037A (zh) * 2008-12-16 2009-07-08 南开大学 一种单质硫-乙炔黑复合正极材料的制备方法
CN102163712A (zh) * 2011-03-16 2011-08-24 天津大学 一种锂硫电池的硫正极材料的制备方法
CN104600247A (zh) * 2014-12-31 2015-05-06 山东玉皇新能源科技有限公司 一种锂硫电池用硫-碳复合正极材料及其制备方法
CN104638247A (zh) * 2014-12-10 2015-05-20 程如铁 一种锂电池的制备方法
CN109713313A (zh) * 2018-12-29 2019-05-03 珠海光宇电池有限公司 一种锂硫电池正极片及其制备方法与锂硫电池
CN110098374A (zh) * 2019-04-26 2019-08-06 中国航发北京航空材料研究院 一种柔性电极薄膜及其制备方法与应用
CN110336033A (zh) * 2019-07-11 2019-10-15 安徽师范大学 一种电池正极材料及其制备方法、一种锂硫电池
CN110438798A (zh) * 2019-08-09 2019-11-12 陕西科技大学 一种锂硫电池自支撑正极材料及其电纺丝制备方法
CN113764624A (zh) * 2021-09-17 2021-12-07 西安理工大学 一种梯度结构高性能锂硫电池正极片的制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103227051A (zh) * 2013-05-24 2013-07-31 遵义师范学院 制备电容器电极二氧化锰/乙炔黑/聚四氟乙烯复合材料
CN103971952B (zh) * 2014-04-16 2016-08-24 山东精工电子科技有限公司 一种碳膜的制备方法
CN105140461A (zh) * 2014-06-04 2015-12-09 清华大学 锂硫电池正极材料及其制备方法
CN109181178B (zh) * 2018-08-27 2021-05-07 四川大学 一种高导热聚四氟乙烯复合膜材料的制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101281963A (zh) * 2008-06-02 2008-10-08 汪以道 一种锂电池阴极制备方法以及由此阴极制备的锂电池
CN101478037A (zh) * 2008-12-16 2009-07-08 南开大学 一种单质硫-乙炔黑复合正极材料的制备方法
CN102163712A (zh) * 2011-03-16 2011-08-24 天津大学 一种锂硫电池的硫正极材料的制备方法
CN104638247A (zh) * 2014-12-10 2015-05-20 程如铁 一种锂电池的制备方法
CN104600247A (zh) * 2014-12-31 2015-05-06 山东玉皇新能源科技有限公司 一种锂硫电池用硫-碳复合正极材料及其制备方法
CN109713313A (zh) * 2018-12-29 2019-05-03 珠海光宇电池有限公司 一种锂硫电池正极片及其制备方法与锂硫电池
CN110098374A (zh) * 2019-04-26 2019-08-06 中国航发北京航空材料研究院 一种柔性电极薄膜及其制备方法与应用
CN110336033A (zh) * 2019-07-11 2019-10-15 安徽师范大学 一种电池正极材料及其制备方法、一种锂硫电池
CN110438798A (zh) * 2019-08-09 2019-11-12 陕西科技大学 一种锂硫电池自支撑正极材料及其电纺丝制备方法
CN113764624A (zh) * 2021-09-17 2021-12-07 西安理工大学 一种梯度结构高性能锂硫电池正极片的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Free standing acetylene black mesh to capture dissolved polysulfide in lithium sulfur batteries";Tae-Gyung Jeong 等;《ChemComm》;20130930;第49卷;第11107-11109页 *
高能球磨法制备PTFE/科琴黑-C柔性复合材料及其电化学应用;闫崇等;《复合材料学报》;20161015;第33卷(第10期);第2390-2396页 *

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