一種鋰硫電池正極復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰硫電池正極復(fù)合材料及其制備方法。該正極復(fù)合材料是將單質(zhì)硫包覆于導(dǎo)電高分子聚(N-乙烯基咔唑)中，保證硫正極材料既具有良好導(dǎo)電性，又能將硫及其放電產(chǎn)物束縛其中，從而獲得較高的硫利用率和循環(huán)穩(wěn)定性。本發(fā)明克服了硫作為鋰離子二次電池正極材料的缺陷，制備出循環(huán)壽命長、比容量高、綠色環(huán)保、方法簡單的鋰硫電池正極復(fù)合材料；本發(fā)明的制備方法簡單、設(shè)備簡單、原材料來源廣及成本低，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】一種鋰硫電池正極復(fù)合材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電池正極材料，具體涉及鋰硫電池正極復(fù)合材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快，隨之而來的能源短缺已成為我國乃至全世界各國所面臨的重大挑戰(zhàn)，能源尤其是電能的儲存是21世紀(jì)亟需解決的關(guān)鍵問題之一。目前小到手機(jī)之類的便攜式電子產(chǎn)品，大到電動汽車和航天飛行器，再到風(fēng)能和太陽能等可再生能源的開發(fā)利用，都依賴于電能的儲存，而二次電池由于具有高的能量密度，作為能量的儲存和轉(zhuǎn)換裝置正發(fā)揮著不可替代的作用。二次電池是利用化學(xué)反應(yīng)的可逆性，可以組建成一個(gè)新電池，即當(dāng)一個(gè)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能之后，還可以用電能使化學(xué)體系修復(fù)，然后再利用化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能。二次電池又稱為充電電池，是指電池放電后可通過充電的方式使活性物質(zhì)激活而繼續(xù)使用的電池。鋰離子二次電子因具有高的工作電壓、高比能量、長壽命、無記憶效應(yīng)等突出優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用與移動電話、筆記本電腦和其它便攜式電器，并逐步向大功率系統(tǒng)如電動汽車、衛(wèi)星以及大型儲能電池等領(lǐng)域托展。
[0003]在鋰離子二次電池體系中，傳統(tǒng)的過渡金屬氧化物電極材料如LiCo02、LiMn2O2,LiFePO4等其比容量可達(dá)250mAh/g，能量密度達(dá)800Wh/Kg，但其仍然無法滿足電動車充電一次可行駛500km的標(biāo)準(zhǔn)。由于理論儲鋰容量的限制，即使改進(jìn)過渡金屬氧化物電極材料的結(jié)構(gòu)和制備工藝也難以使鋰電池相似能量密度上取得突破性進(jìn)展。因此，新的高能量密度、長循環(huán)壽命以及低成本的儲能材料的開發(fā)尤為重要。
[0004]單質(zhì)硫，作為一種電活性很好的物質(zhì)，它的理論比容量為1675mAh/g，它與理論比容量為3860mAh/g的金屬鋰組裝成電池后，理論比能量可達(dá)2600Wh/Kg，開路電壓為2.2V,硫與鋰的反應(yīng)具有可逆性。此外，單質(zhì)硫還具有來源豐富、成本低、對環(huán)境友好、電池安全性好等優(yōu)點(diǎn)。因此，單質(zhì)硫是一種非常有吸引力的二次鋰電池正極活性物質(zhì)。但是，由于單質(zhì)硫?qū)щ娦圆?，充放電時(shí)生成易溶于有機(jī)電解液中的多硫化物，多硫化物進(jìn)一步反應(yīng)生成不溶物硫化鋰，從而造成活性物質(zhì)硫的不可逆損失，導(dǎo)致電池容量快速衰減，庫倫效率以及循環(huán)壽命大大降低等一系列問題，或當(dāng)不溶于電解液溶劑的硫化物覆蓋硫正極并阻塞電荷傳輸通道時(shí)，電壓迅速降低，反應(yīng)停止。因此，解決硫正極存在的這些問題對鋰硫電池的制備及其應(yīng)用具有重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005][要解決的技術(shù)問題]
[0006]本發(fā)明的目的是克服硫作為鋰離子二次電池正極材料的缺陷，從而制備出循環(huán)壽命長、比容量高、綠色環(huán)保、方法簡單的鋰硫電池正極復(fù)合材料。
[0007][技術(shù)方案]
[0008]為了達(dá)到上述的技術(shù)效果，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
[0009]通過將單質(zhì)硫包覆于導(dǎo)電高分子聚(N-乙烯基咔唑)中，保證硫正極材料既具有良好導(dǎo)電性，又能將硫及其放電產(chǎn)物束縛其中，從而獲得較高的硫利用率和循環(huán)穩(wěn)定性。
[0010]一種鋰硫電池正極復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0011]A,混合
[0012]將聚(N-乙烯基咔唑)與硫按照質(zhì)量比1-6:4-9混合，然后溶于有機(jī)溶劑中，攪拌均勻，接著加熱至溫度40-70°C，繼續(xù)攪拌至有機(jī)溶劑全部揮發(fā)，得到一種固體混合物；
[0013]B，兩步加熱處理
[0014]將步驟A得到的固體混合物置于充滿惰性氣體的管式爐中，在溫度152-158?的條件下加熱6-18小時(shí)后，在溫度160-300°C的條件下繼續(xù)加熱6_8小時(shí)；
[0015]C，干燥
[0016]將步驟B得到的加熱樣品降至室溫，接著進(jìn)行研磨，然后干燥，得到所述的鋰硫電池正極復(fù)合材料。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟A中，所述聚(N-乙烯基咔唑)的分子量是 25000-110000Dao
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟A中，所述的有機(jī)溶劑選自二硫化碳、甲苯或苯。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式,在步驟A中,攪拌速度是500_1500rpm。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟B中，所述的惰性氣體選自氮?dú)狻鍤?、氦氣、氖氣、氪氣或氙氣?br> [0021]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟C中，所述的研磨方式為干磨或濕磨。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟C中，所述的干燥方式為在40_60°C下干燥2-4小時(shí)。
[0023]一種采用所述的制備方法制得的鋰硫電池正極復(fù)合材料，該復(fù)合材料為類球狀硫顆粒外面均勻的包覆一層導(dǎo)電高分子聚(N-乙烯基咔唑)，該復(fù)合材料的顆粒尺寸為0.2-100 μm。
[0024]所述的正極復(fù)合材料應(yīng)用于鋰硫電池。
[0025]所述的鋰硫電池在0.2-1C的電流密度下循環(huán)200-500次，測得其容量保持率為83.2% -92.7%，比容量是 600-1200mAh/g。
[0026]下面將詳細(xì)地說明本發(fā)明。
[0027]一種鋰硫電池正極復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0028]A,混合
[0029]將聚(N-乙烯基咔唑)與硫按照質(zhì)量比1-6:4-9混合，然后溶于有機(jī)溶劑中，攪拌均勻，接著加熱至溫度40-70°C，繼續(xù)攪拌至有機(jī)溶劑全部揮發(fā)，得到一種固體混合物；
[0030]聚(N-乙烯基咔唑)，PVK，棕色樹脂，由N-乙烯咔唑經(jīng)聚合而成的高分子化合物，屬于非共軛聚合物，是中性態(tài)的物質(zhì)。成薄層時(shí)為半透明性。吸濕性小。遇光微有變色傾向。有很好的耐熱、耐烯酸、耐稀堿和絕緣性能，但能被濃硝酸和濃硫酸所侵蝕。溶于氯苯、芳烴和鄰二氯苯，不溶于脂肪烴、醇類、醚類、油類和四氯化碳。酮類能使其溶脹。有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，但機(jī)械性能較差。軟化點(diǎn)150°C。
[0031]當(dāng)電解液中的負(fù)離子嵌入PVK中，同時(shí)PVK失去電子，發(fā)生結(jié)構(gòu)的重排，形成共軛的鏈結(jié)構(gòu)，這時(shí)的PVK具有一定的導(dǎo)電能力。與傳統(tǒng)具有H-共軛鏈狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電高分子的導(dǎo)電機(jī)理不同，聚(N-乙烯基咔唑)的電荷傳輸路徑是由分子鏈內(nèi)的J1-Ji堆積的咔唑基團(tuán)提供的。聚(N-乙烯基咔唑)作為光活性高分子，主要用作電致發(fā)光和光伏設(shè)備。
[0032]該處的有機(jī)溶劑用于溶解聚(N-乙烯基咔唑)與硫，加熱至溫度40_70°C是為了讓聚(N-乙烯基咔唑)與硫充分的溶解在有機(jī)溶劑里，以保證兩者混合均勻。
[0033]B,兩步加熱處理
[0034]將步驟A得到的固體混合物置于充滿惰性氣體的管式爐中，在溫度152-158?的條件下加熱6-18小時(shí)后，在溫度160-300°C的條件下繼續(xù)加熱6_8小時(shí)；
[0035]該步驟的兩步加熱處理，首先在溫度152-158?的條件下加熱，該溫度條件下硫具有最低的粘度，流動性好，能達(dá)到硫充分均勻地嵌入在聚(N-乙烯基咔唑)基質(zhì)內(nèi)的目的；然后在溫度160-300°C的條件下繼續(xù)加熱，該溫度條件下硫?qū)⒅饾u升華，其目的是為了除去殘留在聚(N-乙烯基咔唑)表面的多余的硫，同時(shí)去除部分聚(N-乙烯基咔唑)基質(zhì)內(nèi)的硫，以得到硫含量適中的聚(N-乙烯基咔唑)與硫的復(fù)合物。因此，本發(fā)明可以通過調(diào)節(jié)熱處理的溫度和時(shí)間得到需要的鋰硫正極復(fù)合材料。
[0036]C，干燥
[0037]將步驟B得到的加熱樣品降至室溫，接著進(jìn)行研磨，然后干燥，得到所述的鋰硫電池正極復(fù)合材料。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟A中，所述聚(N-乙烯基咔唑)的分子量是 25000-110000Dao
[0039]選擇分子量是25000-1 10000Da的聚(N-乙烯基咔唑)是因?yàn)槟壳吧虡I(yè)化合成的聚(N-乙烯基咔唑)的分子量主要在該范圍內(nèi)，本發(fā)明選用的聚(N-乙烯基咔唑)為購買后未經(jīng)任何處理直接使用的聚(N-乙烯基咔唑)。聚(N-乙烯基咔唑)具有特殊的支鏈懸掛結(jié)構(gòu)、良好的電子導(dǎo)電性以及絕緣態(tài)和導(dǎo)電態(tài)能快速切換的特點(diǎn)。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟A中，所述的有機(jī)溶劑選自二硫化碳、甲苯或苯。
[0041]本發(fā)明所述的有機(jī)溶劑是能溶解聚(N-乙烯基咔唑)與硫、毒性小和揮發(fā)性的有機(jī)溶劑。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式,在步驟A中,攪拌速度是500_1500rpm。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟B中，所述的惰性氣體選自氮?dú)?、氬氣、氦氣、氖氣、氪氣或氙氣?br> [0044]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟C中，所述的研磨方式為干磨或濕磨。
[0045]所述的濕磨方式是加入少許酒精，然后進(jìn)行研磨。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟C中，所述的干燥方式為在40_60°C下干燥2-4小時(shí)。
[0047]一種采用所述的制備方法制得的鋰硫電池正極復(fù)合材料，該復(fù)合材料為類球狀硫顆粒外面均勻的包覆一層導(dǎo)電高分子聚(N-乙烯基咔唑)，該復(fù)合材料的顆粒尺寸為0.2-100 μm。
[0048]獲得的復(fù)合材料的形狀大小均一。
[0049]所述的正極復(fù)合材料應(yīng)用于鋰硫電池。
[0050]所述的鋰硫電池在0.2-1C的電流密度下循環(huán)200-500次，測得其容量保持率為83.2% -92.7%，比容量是 600-1200mAh/g。
[0051]電化學(xué)性能檢測實(shí)驗(yàn):
[0052]將本發(fā)明制得的鋰硫電池正極復(fù)合材料、乙炔黑、粘接劑如聚偏氟乙烯(PVDF)，按質(zhì)量比70-94:4-20:2-10的比例混合，攪拌得到均勻的漿料，然后將漿料均勻地涂布于鋁箔上，干燥。電極測試采用CR2032型紐扣式電池體系。電池是在充滿氬氣的手套箱中組裝完成的。
[0053]以金屬鋰片為負(fù)極，本發(fā)明制得的鋰硫電池正極復(fù)合材料為正極，聚丙烯薄膜(Celgrad2400)為隔膜，在電解液中，以0.2-1C的電流密度下循環(huán)200-500次，測試比容量和容量保持率。電池恒流充放電測試電壓范圍為1.0-3.0V。
[0054]所述的電解液的制備方法是將IM LITFSI溶于1，3_ 二氧戊環(huán)(DOL)和1，2_乙二醇二甲醚(DME)(體積比V:V = 1:1)的混合溶劑中。
[0055]本發(fā)明制得的鋰硫電池正極復(fù)合材料為類球狀硫顆粒表面均勻的包覆一層導(dǎo)電高分子PVK，得到了一種具有特殊核/殼結(jié)構(gòu)的正極復(fù)合材料。通過調(diào)節(jié)導(dǎo)電高分子聚(N-乙烯基咔唑)與硫的比例以及熱處理溫度高低、時(shí)間長短等工藝參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)對該復(fù)合正極材料中硫含量、聚(N-乙烯基咔唑)包覆層的厚度以及硫顆粒大小的可控調(diào)節(jié)。
[0056][有益效果]
[0057]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的有益效果:
[0058]1，本發(fā)明提供了一種硫原料來源廣、成本低、綠色環(huán)保的方法合成鋰硫電池正極復(fù)合材料；
[0059]2，本發(fā)明對設(shè)備的要求低、制備工藝簡單，有利于工業(yè)化生產(chǎn)；
[0060]3，本發(fā)明獲得的鋰硫電池正極復(fù)合材料為類球狀硫顆粒表面均勻的包覆一層導(dǎo)電高分子聚(N-乙烯基咔唑)，該復(fù)合材料有效改善了硫的導(dǎo)電性，克服了硫正極材料容量快速衰減和循環(huán)性能差的缺點(diǎn)，提高了硫正極的比容量和循環(huán)壽命，獲得了具有良好電化學(xué)性能的含硫正極材料。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0061]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制得的鋰硫電池正極復(fù)合材料的SEM圖片；
[0062]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制得的鋰硫電池正極復(fù)合材料的XRD圖片；
[0063]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制得的鋰硫電池正極復(fù)合材料的TEM圖片；
[0064]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制得的鋰硫電池正極復(fù)合材料的循環(huán)壽命曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0065]下面結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述和說明。
[0066]實(shí)施例1:
[0067]將分子量為25000的聚(N-乙烯基咔唑)和硫以質(zhì)量比1:4混合，然后溶于二硫化碳(CS2)中，于500rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌均勻,接著加熱至溫度40°C,繼續(xù)攪拌至有機(jī)溶劑全部揮發(fā)，得到一種固體混合物；將該固體混合物置于充滿氮?dú)獾墓苁綘t中，在溫度155°C的條件下加熱12小時(shí)后，在溫度160°C的條件下繼續(xù)加熱6小時(shí)；將加熱的樣品降至室溫后，放于瑪瑙研缽中，加入少量酒精濕磨，最后在鼓風(fēng)干燥箱中在溫度40°C下干燥2小時(shí)，得到顆粒尺寸為0.2-5 μ m的鋰硫電池正極復(fù)合材料。管式爐主要用于冶金，玻璃，熱處理，鋰電正負(fù)極材料，新能源，模具等行業(yè)的材料制備，它具有安全可靠、操作簡單、控溫精度高、保溫效果好、溫度范圍大、爐膛溫度均勻性高、溫區(qū)多、可選配氣氛、抽真空爐型等優(yōu)點(diǎn)。
[0068]如圖1和圖3所示,實(shí)施例1制備的鋰硫正極復(fù)合材料的硫顆粒尺寸大小均一，且外表面均勻的包覆著一層PVK ;如圖2所示，橫坐標(biāo)為角度，縱坐標(biāo)為強(qiáng)度，本實(shí)施例1制備的鋰硫正極復(fù)合材料與正交晶系硫的標(biāo)準(zhǔn)卡片峰位一致，說明該正極復(fù)合材料中的硫沒有發(fā)生任何反應(yīng)，只是被包覆了一層聚(N-乙烯基咔唑)。
[0069]將本發(fā)明制得的鋰硫電池正極復(fù)合材料、乙炔黑、聚偏氟乙烯(PVDF)，按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，攪拌得到均勻的漿料，然后將漿料均勻地涂布于鋁箔上，干燥。電極測試采用CR2032型紐扣式電池體系。電池是在充滿氬氣的手套箱中組裝完成的。
[0070]以金屬鋰片為負(fù)極，本發(fā)明制得的鋰硫電池正極復(fù)合材料為正極，聚丙烯薄膜(Celgrad2400)為隔膜，在電解液中，以0.5C的電流密度下循環(huán)200次，測試容量保持率和比容量。
[0071]結(jié)果如圖4所示，該鋰硫電池正極復(fù)合材料的循環(huán)性能明顯改善，純硫(S)的正極材料循環(huán)200次后比容量約為200mAh/g，PVK包覆S的正極材料循環(huán)200次后比容量約為700mAh/g。本實(shí)施例制得的正極復(fù)合材料容量保持率為92.7%。
[0072]實(shí)施例2
[0073]將分子量為1100000的聚(N-乙烯基咔唑)和硫以質(zhì)量比3:7混合，然后溶于苯中，于750rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌均勻,接著加熱至溫度70°C,繼續(xù)攪拌至有機(jī)溶劑全部揮發(fā),得到一種固體混合物；將該固體混合物置于充滿氬氣的管式爐中，在溫度152°C的條件下加熱6小時(shí)后，在溫度180°C的條件下繼續(xù)加熱6小時(shí)；將加熱的樣品降至室溫干磨，最后在鼓風(fēng)干燥箱中在溫度60°C下干燥4小時(shí)，得到顆粒尺寸為3-50 μ m鋰硫電池正極復(fù)合材料。
[0074]將本發(fā)明制得的鋰硫電池正極復(fù)合材料、乙炔黑、聚偏氟乙烯(PVDF)，按質(zhì)量比85:10:5的比例混合，攪拌得到均勻的漿料，然后將漿料均勻地涂布于鋁箔上，干燥。電極測試采用CR2032型扣式電池體系。電池是在充滿氬氣的手套箱中組裝完成的。
[0075]以金屬鋰片為負(fù)極，本發(fā)明制得的鋰硫電池正極復(fù)合材料為正極，聚丙烯薄膜(Celgrad2400)為隔膜，在電解液中，以0.2C的電流密度下循環(huán)200次，測試容量保持率和比容量。
[0076]本實(shí)施例制得的正極復(fù)合材料容量保持率為89.4%，比容量為1200mAh/g。
[0077]實(shí)施例3
[0078]將分子量為500000的聚(N-乙烯基咔唑)和硫以質(zhì)量比6:9混合，然后溶于甲苯中，于1500rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌均勻,接著加熱至溫度70°C,繼續(xù)攪拌至有機(jī)溶劑全部揮發(fā)，得到一種固體混合物；將該固體混合物置于充滿氦氣的管式爐中，在溫度158°C的條件下加熱18小時(shí)后，在溫度300°C的條件下繼續(xù)加熱8小時(shí)；將加熱的樣品降至室溫干磨，最后在鼓風(fēng)干燥箱中在溫度50°C下干燥3小時(shí)，得到顆粒尺寸為30-100 μ m鋰硫電池正極復(fù)合材料。
[0079]將本發(fā)明制得的鋰硫電池正極復(fù)合材料、乙炔黑、聚偏氟乙烯(PVDF)，按質(zhì)量比94:4:2的比例混合，攪拌得到均勻的漿料，然后將漿料均勻地涂布于鋁箔上，干燥。電極測試采用CR2032型紐扣式電池體系。電池是在充滿氬氣的手套箱中組裝完成的。
[0080]以金屬鋰片為負(fù)極，本發(fā)明制得的鋰硫電池正極復(fù)合材料為正極，聚丙烯薄膜(Celgrad2400)為隔膜，在電解液中，以IC的電流密度下循環(huán)500次，測試容量保持率和比容量。
[0081]本實(shí)施例制得的正極復(fù)合材料容量保持率為83.2%，比容量為600mAh/g。
[0082]實(shí)施例4
[0083]將分子量為500000的聚(N-乙烯基咔唑)和硫以質(zhì)量比2:9混合，然后溶于甲苯中，于1200rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌均勻,接著加熱至溫度60°C,繼續(xù)攪拌至有機(jī)溶劑全部揮發(fā)，得到一種固體混合物；將該固體混合物置于充滿氬氣的管式爐中，在溫度155°C的條件下加熱10小時(shí)后，在溫度300°C的條件下繼續(xù)加熱6小時(shí)；將加熱的樣品降至室溫干磨，最后在鼓風(fēng)干燥箱中在溫度40°C下干燥3小時(shí)，得到顆粒尺寸為30-100 μ m鋰硫電池正極復(fù)合材料。
[0084]將本發(fā)明制得的鋰硫電池正極復(fù)合材料、乙炔黑、聚偏氟乙烯(PVDF)，按質(zhì)量比9:0.5:0.5的比例混合，攪拌得到均勻的漿料，然后將漿料均勻地涂布于鋁箔上，干燥。電極測試采用CR2032型紐扣式電池體系。電池是在充滿氬氣的手套箱中組裝完成的。
[0085]以金屬鋰片為負(fù)極，本發(fā)明制得的鋰硫電池正極復(fù)合材料為正極，聚丙烯薄膜(Celgrad2400)為隔膜，在電解液中，以0.7C的電流密度下循環(huán)500次，測試容量保持率和比容量。
[0086]本實(shí)施例制得的正極復(fù)合材料容量保持率為89.5%，比容量為630mAh/g
[0087]盡管這里參照本發(fā)明的解釋性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，上述實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰硫電池正極復(fù)合材料的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟: A，混合 將聚(N-乙烯基咔唑)與硫按照質(zhì)量比1-6:4-9混合，然后溶于有機(jī)溶劑中，攪拌均勻，接著加熱至溫度40-70°C，繼續(xù)攪拌至有機(jī)溶劑全部揮發(fā)，得到一種固體混合物； B，兩步加熱處理 將步驟A得到的固體混合物置于充滿惰性氣體的管式爐中，在溫度152-158?的條件下加熱6-18小時(shí)后，在溫度160-300°C的條件下繼續(xù)加熱6_8小時(shí)； C，干燥 將步驟B得到的加熱樣品降至室溫，接著進(jìn)行研磨，然后干燥，得到所述的鋰硫電池正極復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于在步驟A中，所述聚(N-乙烯基咔唑)的分子量是 25000-1 lOOOOODa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于在步驟A中，所述的有機(jī)溶劑選自二硫化碳、甲苯或苯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于在步驟A中，攪拌速度是500-1500rpmo
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于在步驟B中，所述的惰性氣體選自氮?dú)狻鍤狻⒑?、氖氣、氪氣或氙氣?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于在步驟C中，所述的研磨方式為干磨或濕磨。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于在步驟C中，所述的干燥方式為在40-60°C下干燥2-4小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)的所述的制備方法制得的鋰硫電池正極復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料為類球狀硫顆粒外面均勻的包覆一層導(dǎo)電高分子聚(N-乙烯基咔唑)，該復(fù)合材料的顆粒尺寸為0.2-100 μ m。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的正極復(fù)合材料應(yīng)用于鋰硫電池。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于鋰硫電池在0.2-1C的電流密度下循環(huán)200-500次，測得其容量保持率為83.2% -92.7%，比容量是600-1200mAh/g。
【文檔編號】H01M4/04GK104393253SQ201410433424
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】王斌, 程建麗, 黃玲 申請人:中國工程物理研究院化工材料研究所