一种硫复合正极材料制备方法及全固态锂硫电池.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111799459A(43)申请公布日2020.10.20(21)申请号202010850134.8(22)申请日2020.08.21(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人刘芳洋孙振胡雅琪蒋良兴贾明(74)专利代理机构长沙智勤知识产权代理事务所(普通合伙)43254代理人曾芳琴(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种硫复合正极材料制备方法及全固态锂硫电池(57)摘要本发明公开了一种硫复合正极材料的制备方法及全固态锂硫电池，其中，该方法包括：将导电碳和硫化物固态电解质球磨混合，过筛后得到均匀混合导体粉末；将硫单质放置在真空管式炉的高温区，混合导体粉末放置在真空管式炉的低温区，硫蒸气均匀沉积在翻腾的混合粉末中，冷却至常温后，得到硫复合正极材料。本发明制得的硫复合正极材料中硫粒径小，比表面积大，与混合粉末均匀紧密接触，得到的全固态锂硫电池整体阻抗小，活性物质利用率高，容量损失少，循环性能稳定。CN111799459ACN111799459A权利要求书1/1页1.一种用于全固态锂硫电池的硫复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将导电碳和硫化物固态电解质通过球磨均匀混合，得到混合导体粉末，其中，球磨的转速为100～500rpm，球磨时间为0.5～10h，球磨在惰性气氛保护下完成；(2)用筛网筛选步骤(1)的混合导体粉末，得到过筛混合粉末；(3)将硫单质放置在管式炉高温区，步骤(2)得到的过筛混合粉末放置于管式炉低温区的滚筒筛中，启动高低温区以及滚动滚筒筛，一定时间后硫蒸气沉积在混合粉末上，冷却至室温后得到硫复合正极材料，其中，所述管式炉高温区的温度设定为300～550℃，管式炉低温区的温度设定为120～200℃，冷却速度为自然冷却或1～10℃/min，管式炉中硫蒸发沉积在惰性气氛中完成，气体工作压力为0.4～0.9atm。2.根据权利要求1所述的用于全固态锂硫电池的硫复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述导电碳包括多孔碳、蜂窝碳、Super-P、科琴黑、碳纳米管、石墨烯、乙炔黑、CMK-3、生物质碳化碳、有机物碳化碳中的一种或几种；所述导电碳的尺寸为5～100nm。3.根据权利要求1所述的用于全固态锂硫电池的硫复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述硫化物固态电解质包括Li7P3S11、β-Li3PS4、Li6PS5Cl、Li6PS5Br、Li7P2S8I、Li4PS4I、Li6PS5ClxBr1-x、Li6PS5ClyI1-y、Li6PS5BrzI1-z中的一种，其中，x、y、z＝0～1；所述硫化物固态电解质的尺寸为0.5～10μm。4.根据权利要求1-3所述的用于全固态锂硫电池的硫复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述导电碳和硫化物固态电解质的质量比为(20～45):(80～55)。5.根据权利要求1所述的用于全固态锂硫电池的硫复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中筛网的目数为200～2000目，所述过筛混合粉末的颗粒尺寸为1～10μm。6.根据权利要求1所述的用于全固态锂硫电池的硫复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)的硫单质的颗粒尺寸为5～50μm。7.根据权利要求1所述的用于全固态锂硫电池的硫复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)的管式炉中硫蒸发沉积时间为1～12h。8.根据权利要求1所述的用于全固态锂硫电池的硫复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)的滚筒筛的直径为30～60mm，长度为80～150mm，网孔大小为1000～8000目，填充率为5～20％，转速为30～100rpm。9.根据权利要求1所述的用于全固态锂硫电池的硫复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述硫复合正极材料的颗粒尺寸为1～10μm，硫负载量为10～40wt％。10.一种全固态锂硫电池，包含有正极、负极以及设置在所述正极和负极之间的硫化物固态电解质，其特征在于，正极材料采用如权利要求1-9任一项的制备方法制备获得。2CN111799459A说明书1/6页一种硫复合正极材料制备方法及全固态锂硫电池技术领域[0001]本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种硫复合正极材料的制备方法及全固态锂硫电池。背景技术[0002]在各类电池技术中，锂离子电池具有高比能、高效率和寿命长等特点，使其在多种类型电池中脱颖而出，并占领了便携式电子市场。广泛应用的传统锂离子电池主要采用液态有机电解液，其离子