一种锂硫电池正极片及其制备方法.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CN112002874A(43)申请公布日2020.11.27(21)申请号202010908952.9(22)申请日2020.09.02(71)申请人中国地质大学（武汉）地址430000湖北省武汉市洪山区鲁磨路388号(72)发明人周成冈胡俊韩波吴金平夏开胜高强(74)专利代理机构武汉知产时代知识产权代理有限公司42238代理人孔灿(51)Int.Cl.H01M4/139(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M4/13(2010.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种锂硫电池正极片及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种锂硫电池正极片及其制备方法。一种锂硫电池正极片的制备方法是将一定质量比的活性物质硫和导电剂研磨均匀后加入磷酸化聚乙烯醇水溶液中，经涂覆、干燥、切片制得锂硫电池正极片，本发明使用磷酸化聚乙烯醇作为粘结剂，一方面使得活性物质硫与导电剂的分散性好、粘结力强；另一方面，磷酸化聚乙烯醇中富含的磷酸基团可通过与多硫化物形成配位键，将多硫化物锚定在正极中，从而抑制多硫化物在正负极间的穿梭，即抑制“穿梭效应”，大大改善锂硫电池的循环稳定性。该锂硫电池正极片，导电剂与活性物质硫的分散性好、粘结力强，锂硫电池循环稳定性好；该锂硫电池正极片的制备方法，工艺简单，对环境友好，能够大规模制备。CN112002874ACN112002874A权利要求书1/1页1.一种锂硫电池正极片的制备方法，其特征在于，将一定质量比的活性物质硫和导电剂研磨均匀后加入磷酸化聚乙烯醇水溶液中，经涂覆、干燥、切片制得锂硫电池正极片。2.如权利要求1所述的一种锂硫电池正极片的制备方法，其特征在于，所述导电剂包括碳材料。3.如权利要求2所述的一种锂硫电池正极片的制备方法，其特征在于，所述碳材料的质量份数为30～50份；所述活性物质硫的质量份数为40～65份；所述磷酸化聚乙烯醇的质量份数为5～10份。4.如权利要求3所述的一种锂硫电池正极片的制备方法，其特征在于，将上述质量份数的磷酸化聚乙烯醇配置成质量浓度为2～3wt.％的磷酸化聚乙烯醇水溶液，然后将上述质量份数的碳材料和活性物质硫加入磷酸化聚乙烯醇水溶液中，搅拌均匀后制得混合浆料，通过刮刀将混合浆料涂敷在集流体上，经烘干后切片制得锂硫电池正极片。5.如权利要求2所述的一种锂硫电池正极片的制备方法，其特征在于，所述碳材料包括SuperP、乙炔黑、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。6.如权利要求1-5任一项所述的一种锂硫电池正极片的制备方法，其特征在于，所述磷酸化聚乙烯醇的具体制备过程如下：将聚乙烯醇、尿素、磷酸和去离子水混合后加热反应；反应结束后冷却，加入无水乙醇析出混合溶液中的沉淀物，再将沉淀物提纯、真空干燥得到磷酸化聚乙烯醇。7.如权利要求6所述的一种锂硫电池正极片的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的质量份数为1.5份；所述尿素的质量份数为2份；所述磷酸的质量份数为1.5～6份；所述去离子水的质量份数为60份。8.如权利要求6所述的一种锂硫电池正极片的制备方法，其特征在于，所述加热反应的温度为95℃，所述加热反应的时间为1h；所述真空干燥的温度为50℃，所述真空干燥的时间为24h。9.如权利要求6所述的一种锂硫电池正极片的制备方法，其特征在于，所述提纯过程具体如下：将所述沉淀物用去离子水溶解，再加入无水乙醇析出沉淀，再通过抽滤得到析出的沉淀物；整个过程重复三次，得到磷酸化聚乙烯醇。10.一种锂硫电池正极片，其特征在于，由权利要求1-9任一项所述的方法制备。2CN112002874A说明书1/4页一种锂硫电池正极片及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及锂硫电池技术领域，尤其涉及一种锂硫电池正极片及其制备方法。背景技术[0002]锂硫电池因具有高的比容量和比能量而受到广泛关注，被视为最具发展潜力的下一代储能体系之一。然而锂硫电池的发展也面临着诸多挑战，如活性物质导电性差、硫正极体积变化大以及臭名昭著的“穿梭效应”。锂硫电池充放电过程中形成的中间产物多硫化物易溶于电解液，在浓度梯度或电场力作用下在正负极间来回穿梭，该过程即为“穿梭效应”。多硫化物扩散至负极与锂片反应生成不溶物硫化锂覆盖在负极表面，从而钝化负极，自身也被消耗，导致活性物质减少，库伦效率较低，循环稳定性变差，是对锂硫电池电化学性能影响最为严重的一个问题。[0003]为了解决上述问题，研究者们引入了具有多孔结构的碳纳米管、石墨烯以及异质元素掺杂的碳材料，试图改善了锂硫电池的电化学性能，但是这些材料制备工艺较为复杂，难以实现大规模制备。粘结剂作为电极的重要组分之一，已被证明对于电极电化学性能具有重要的作