一种锂硫电池复合正极活性材料、正极及其制备.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CN113594454A(43)申请公布日2021.11.02(21)申请号202010360778.9H01M10/0525(2010.01)(22)申请日2020.04.30(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)发明人洪波赖延清张雪亚姜怀史晨阳向前张治安(74)专利代理机构长沙市融智专利事务所(普通合伙)43114代理人盛武生(51)Int.Cl.H01M4/62(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M4/136(2010.01)H01M4/1397(2010.01)权利要求书2页说明书6页(54)发明名称一种锂硫电池复合正极活性材料、正极及其制备(57)摘要本发明属于锂硫电池技术领域，具体公开了一种锂硫电池复合正极活性材料，其包括Li2S和R1-Se-Se-R2结构式的诱导剂。本发明还提供了包含所述的复合正极活性材料的正极以及锂硫电池。本发明通过式1诱导剂与正极材料Li2S之间产生的诱导效应，降低Li2S充电时初始过电位，促进Li2S的氧化，减少Li2S在锂负极的沉积，从而减少活性物质的损失，提升了电池的放电比容量和循环稳定性。CN113594454ACN113594454A权利要求书1/2页1.一种锂硫电池复合正极活性材料，其特征在于，包括Li2S和至少一种具有式1结构式的诱导剂；R1-Se-Se-R2式1其中，R1和R2为C1～C12的烷烃基、C2～C12的烯烃基或芳基；所述的烷烃基、烯烃基或芳基上允许含有C1～C4的烷烃基、C1～C4的烷氧基、羟基、硝基、卤素中的至少一种取代基。2.如权利要求1所述的锂硫电池复合正极活性材料，其特征在于，所述的R1和R2为C1～C6的烷烃基、苯基，或者C1～C4的烷烃基、C1～C4的烷氧基、羟基、硝基、卤素中的至少一种取代基取代的苯基；优选地，所述的R1和R2为甲基、乙基或苯基；进一步优选，所述的R1和R2为相同的取代基。3.如权利要求1所述的锂硫电池复合正极活性材料，其特征在于，所述的Li2S和诱导剂的摩尔比为1～10:1；优选为7～9:1。4.一种权利要求1～3任一项所述的锂硫电池复合正极活性材料的制备方法，其特征在于，将Li2S和诱导剂混合得到；优选地，将Li2S和诱导剂通过液相混合后脱溶剂得到；进一步优选，将Li2S用溶剂A溶解，得到溶液A；将诱导剂用溶剂B溶解，得到溶液B；将溶液A和溶液B混合均匀后，脱除溶剂，即得；优选地，所述的溶剂A为乙醇；所述的溶剂B为锂硫电池电解液。5.一种锂硫电池复合正极，其特征在于，包含集流体以及复合在集流体上的权利要求1～3任一项所述的复合正极活性材料。6.如权利要求5所述的锂硫电池复合正极，其特征在于，所述的集流体为碳纳米管纸、多孔碳纸、碳纳米纤维纸中的至少一种；所述的碳纳米管优选为圆形碳纳米管纸；直径优选为10～15mm。7.如权利要求5所述的锂硫电池复合正极，其特征在于，复合正极中，所述的复合正极活性材料的含量为0.5～5wt％；优选地，所述的复合正极中，硫化锂的质量为1～2mg/片。8.一种锂硫电池复合正极的制备方法，其特征在于，将Li2S用溶剂A溶解，得到溶液A；将诱导剂用溶剂B溶解，得到溶液B；将溶液A和溶液B混合均匀后，将混合的溶液复合在集流体上，随后脱除溶剂，即得到所述的复合正极。9.如权利要求8所述的锂硫电池复合正极的制备方法，其特征在于，所述的溶剂A为乙醇；所述的溶剂B为锂硫电池电解液；优选地，电解液包含有机溶剂、锂盐和添加剂；其中，有机溶剂为1，3-二氧五环(DOL)、1，4-二氧六环(DX)、乙二醇二甲醚(DME)、甘二醇二甲醚(G2)、三聚乙二醇二甲醚(G3)、四聚乙二醇二甲醚(G4)、四氢呋喃(THF)、乙基甲基砜(EMS)、环丁砜(TMS)、甲基异丙基砜(MiPS)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)中的一种或多种的混合物；2CN113594454A权利要求书2/2页锂盐为双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、双氟磺酰亚胺锂盐(LiFSI)、三氟甲磺酸锂(LiTf)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、二氟双(草酸根)合磷酸锂(LiDFBOP)、二草酸硼酸锂(LiBOB)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、硝酸锂(LiNO3)、高氯酸锂(LiClO4)中的一种或几种；添加剂为硝酸锂、多硫化锂、硝酸钾、硝酸铯、硝酸钡、硝酸铵、亚硝酸锂、亚硝酸钾、亚硝酸铯、亚硝酸铵、硝酸甲酯、硫化磷、溴化锂、碘化锂、碘化铟中的一种或几种。10.一种锂硫电池，由正极片、负极片、用于将正极片和负极片分隔的隔膜以及电解液，其特征在于：所述的正极片为权利要求5～