一种锂硫电池用导电浆料及其制备方法、锂硫电池硫正极电极片的制备方法

一种锂硫电池用导电浆料及其制备方法、锂硫电池硫正极电极片的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种裡硫电池正极材料，更具体地说，是一种改性硫电极材料。
【背景技术】
[0002] 裡离子电池具有能量密度高，自放电小、无记忆效应、工作溫度范围宽、循环寿命 长等优点，是目前综合性能较好二次电池体系，并已广泛应用于手机、数码相机和笔记本电 脑等便携式电子设备上。然而随着电子电动设备的不断发展，尤其是近年来电动汽车和混 合动力汽车的兴起，传统裡离子电池已经越来越难W满足人们对于电池能量的需求。传统 裡离子电池正极材料W过渡金属氧化物为主（如LiCo化、LiMn化和LiFeP〇4等），虽然具有循 环寿命长、安全性好等优点，但是受到其相对较低的理论比容量限制，难W满足动力电池对 高能量密度的需求。裡硫电池是W单质硫为正极，金属裡为负极的电池体系。单质硫拥有 1675mAh g-i的理论比容量，对应的裡硫电池拥有2600Wh kg-i的理论比能量，是目前商业化 裡离子电池实际所能达到的近10倍左右，同时活性物质硫的来源广泛，价格低廉，环境友 好，因此裡硫电池被认为是最具潜力新一代高能储能体系之一（参见：Manthiram, A.， S.Η.Chung,and C.Zu,Lithium-sulfur batteries :progress and prospects[J].Adv Mater ,2015.27( 12): 1980-2006.)。尽管裡硫电池拥有如此的诱人的优点，但该体系仍然存 在着一些问题，导致其商业化进程缓慢。运些问题包括硫及还原产物Li2S的电子、离子传导 性差，充放电过程电极体积变化大，中间产物在电解液中的具有溶解性W及伴随的"穿梭效 应"等，导致裡硫电池的循环寿命较差（参见：Fang,X.and H.Peng,A revolution in electrodes:recent progress in rechargeable lithium-sulfur b曰tteries[J].Sm曰11, 2015.11 (13): 1488-511.)。近年来，各类的硫碳复合物材料被合成，并有效提高了裡硫电池 的电化学性能，然后复杂且昂贵的特殊结构碳材料制备并不适用于工业化生产，而采用多 功能粘结剂有望简单而有效的达到提升电池性能的目的。在电池中，粘结剂一般是将活性 物质粘结到集流体上，在充放电过程中被用W维持电极的结构完整性，确保电子通路，保证 电池正常运行的高分子材料，是影响电池性能的至关重要的因素。现在用于裡硫电池正极 材料的粘结剂仍W传统的聚偏氣乙締(PVDF)为主。但传统的聚偏氣乙締作为粘结剂，由于 其毒性过大，且必须使用有毒的溶剂，生产中对环境的污染很大，对作业人员的健康造成威 胁。

【发明内容】

[0003] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种价格低廉，安全环保、易于工 业化，可显著提高硫正极电化学性能的裡硫电池用导电浆料；
[0004] 本发明的另一目的是提供上述裡硫电池硫正极浆料的制备方法；
[0005] 本发明的又一目的是提供上述利用上述裡硫电池正极浆料制备裡硫电池正极电 极片。
[0006] -种裡硫电池用导电浆料，各组分按重量份计包括:黄著胶2份、水35-40份、单质 硫 4-8 份、KS-62-6 份。
[0007] 作为优选方案，上述的裡硫电池用导电浆料，各组分按重量份计包括:黄著胶2份、 水36份、单质硫6份、KS-63份。
[0008] 优选的，所述单质硫为升华硫。
[0009] 优选的，所述水为去离子水。
[0010] 上述裡硫电池用导电浆料的制备方法，按配方比例将黄著胶加入水中溶解分散， 加入单质硫和KS-6，揽拌至混合均匀，即可。
[0011] -种裡硫电池硫正极电极片的制备方法，包括如下步骤：
[0012] 1)将侣锥依次用去离子水和丙酬清洗，干燥、裁成直径14mm的圆片；
[0013] 2)将上述的浆料倒在清洗干燥后的侣锥上，用旋涂的方式将浆料涂覆在侣锥的毛 面，干燥后冷却，即可得到正极电极片。
[0014] 优选的，所述步骤1)中，所述裁剪采用80°C下模切的方式。
[0015] 优选的，所述步骤2)中，所述干燥的过程采用先真空干燥再常压干燥的方法。
[0016] 进一步优选的，所述真空干燥的溫度为60°C、干燥时间为化;所述常压干燥的溫度 为80°C、干燥时间为化。
[0017] 优选的，所述步骤2)中，所述冷却过程采用将干燥后的电极片于30s内迅速冷却。
[0018] 优选的，所述步骤2)中，将2ml浆料均匀的旋涂于14mm的侣锥上。
[0019] 黄著胶是胶黄著树的分泌物。在树胶中W它的溶液的粘度最高，主要用于食品、医 药和化妆品，但无人想到将其应用于电池的制备中。本发明经研究发现，利用黄著胶作为裡 硫二次电池正极材料粘结剂，不仅提高了电极材料的电化学性能，而且对环境无任何污染， 对人体为伤害。经测试，本发明正极材料的裡硫电池在高放电比电容（1200mAh/g)时，循环 次数在200次W上，电容仍可W保持稳定。
[0020] KS-6为大颗粒石墨粉，羽毛状，具有一定的储裡功能，实际生产中用于正极。本发 明将KS-6导电剂，和黄著胶协同，渗入硫后，其导电性能不容易下降，硫碳比达到4:1仍保持 优良的电化学性能。硫碳比为2:1时，可实现电池最佳的电学化性能。
【具体实施方式】
[0021] W下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用 于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0022] 实施例1:
[0023] -种裡硫电池用导电浆料，各组分及含量参见表1。
[0024] 其制备方法为，按配方比例将黄著胶加入水中溶解分散，加入单质硫和KS-6,揽拌 至混合均匀，即可。
[0025] 进一步将其制备成裡硫电池硫正极电极片，包括如下步骤：
[0026] 1)将侣锥依次用去离子水和丙酬清洗，干燥、80°C下模切成直径14mm的圆片；
[0027] 2)将上述的浆料倒在清洗干燥后的侣锥上，将2ml浆料均匀的旋涂于侣锥的毛面， 先真空干燥，溫度为60°C、干燥时间为化，再常压干燥，溫度为80°C、干燥时间为化，30s内迅 速冷却至室溫，即可得到正极电极片。
[0028] 采用本实施电极片的裡硫电池性能测试结果参见表1。
[0029] 实施例2:
[0030] -种裡硫电池用导电浆料，各组分及含量参见表1。
[0031] 其制备方法同实施例1。
[0032] 制作电极片的方法同实施例1。
[0033] 采用本实施电极片的裡硫电池性能测试结果参见表1。
[0034] 实施例3:
[0035] -种裡硫电池用导电浆料，各组分及含量参见表1。
[0036] 其制备方法同实施例1。
[0037] 制作电极片的方法同实施例1。
[0038] 采用本实施电极片的裡硫电池性能测试结果参见表1。
[0039] 实施例4:
[0040] -种裡硫电池用导电浆料，各组分及含量参见表1。
[0041] 其制备方法同实施例1。
[0042] 制作电极片的方法同实施例1。
[0043] 采用本实施电极片的裡硫电池性能测试结果参见表1。
[0044] 表 1
[0045]
[0046] W上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实 施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可W对前述各实施 例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种锂硫电池用导电浆料，其特征在于：各组分按重量份计包括:黄蓍胶2份、水35-40份、单质硫4-8份、KS-62-6份。2. 根据权利要求1所述的锂硫电池用导电浆料，其特征在于：各组分按重量份计包括： 黄蓍胶2份、水36份、单质硫6份、KS-63份。3.根据权利要求1或2所述的锂硫电池用导电浆料，其特征在于:所述单质硫为升华硫。4.根据权利要求1或2所述的改性锂硫电池硫正极纳米浆料，其特征在于:所述水为去 呙子水。5.根据权利要求1至4任一项所述的锂硫电池用导电浆料的制备方法，其特征在于：按 配方比例将黄蓍胶加入水中溶解分散，加入单质硫和KS-6，搅拌至混合均匀，即可。6. -种锂硫电池硫正极电极片的制备方法，其特征在于:包括如下步骤： 1)将铝箱依次用去离子水和丙酮清洗，干燥，裁成直径14mm的圆片； 2) 将权利要求1-4任一项所述的浆料倒在清洗干燥后的铝箱上，用旋涂的方式将浆料 涂覆在铝箱的毛面，干燥后冷却至室温，即可得到正极电极片。7.根据权利要求6所述的锂硫电池硫正极电极片的制备方法，其特征在于:所述步骤1) 中，所述裁剪采用80°C下模切的方式。8. 根据权利要求6所述的锂硫电池硫正极电极片的制备方法，其特征在于:所述步骤2) 中，所述干燥的过程采用先真空干燥再常压干燥的方法;所述冷却过程采用将干燥后的电 极片于30s内迅速冷却。9.根据权利要求8所述的锂硫电池硫正极电极片的制备方法，其特征在于:所述真空干 燥的温度为60°C、干燥时间为8h;所述常压干燥的温度为80°C、干燥时间为2h。10. 根据权利要求6所述的锂硫电池硫正极电极片的制备方法，其特征在于:所述步骤 2)中，将2ml浆料均匀的旋涂于14mm的铝箱上。
【专利摘要】本发明公开了一种锂硫电池用导电浆料，各组分按重量份计包括：黄蓍胶2份、水35-40份、单质硫4-8份、KS-6？2-6份。黄蓍胶是胶黄蓍树的分泌物。在树胶中以它的溶液的粘度最高，主要用于食品、医药和化妆品，但无人想到将其应用于电池的制备中。本发明经研究发现，利用黄蓍胶作为锂硫二次电池正极材料粘结剂，不仅提高了电极材料的电化学性能，而且对环境无任何污染，对人体无伤害。经测试，本发明正极材料的锂硫电池在高放电比电容(1200mAh/g)时，循环次数在200次以上，电容仍可以保持稳定。KS-6为大颗粒石墨粉，羽毛状，具有一定的储锂功能，实际生产中用于正极。本发明将KS-6导电剂，和黄蓍胶协同，掺入硫后，其导电性能不容易下降，硫碳比达到4：1仍保持优良的电化学性能。
【IPC分类】H01M4/62, H01M10/052, H01M4/139
【公开号】CN105489895
【申请号】CN201510827993
【发明人】林展, 刘培杨, 李高然, 高学会, 刘杰, 汪倩倩
【申请人】青岛能迅新能源科技有限公司, 林展
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月24日