一种高安全性的软包装锂硫电池及其正极材料制造技术

本发明专利技术涉及电池领域，旨在提供一种高安全性的软包装锂硫电池及其正极材料。该锂硫电池，其正极和负极分别设置在隔膜两侧形成三明治结构，且正极和负极的电极材料侧朝向隔膜；负极为锂金属片；正极的制备：将正极材料与乙炔黑、粘结剂混合、研磨均匀后加入至N-甲基吡咯烷酮中，调制成糊状后涂敷到铝膜上阴干；压制成型得到正极。本发明专利技术大大提高了锂硫电池的使用安全性，有助于提高锰酸锂的使用效率，锂硫电池的速度容量和性能稳定性有了极大的提高。所使用的活性物质来源丰富，成本低廉，无污染，易制备。电极材料成本低廉，制备工艺简单、易行，有利于大规模生产，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高安全性的软包装锂硫电池及其正极材料
本专利技术是关于电池领域，特别涉及一种提高锂硫电池安全性的正极材料及其制备方法。本专利技术利用锰酸锂在水环境中与硫化锂反应生成无害化物质，从而避免软包装破损可能带来的硫化锂与水反应生成有害气体硫化氢的危险，以及利用锰酸锂修饰含氮大孔碳制备的大功率，长寿命，安全性高的软包装锂硫电池。
技术介绍
锂硫电池是锂离子电池的一种，以硫元素作为电池的正极材料，具有重量轻、容量大、无记忆效应等优点。锂硫电池的比能量远高于商业上广泛应用的锂离子电池。并且，硫是一种环境友好元素，对环境基本没有污染。锂硫电池是一种非常有前景的锂离子电池。锂硫电池以金属锂为负极材料，采用液体电解质，放电时负极反应为锂失去电子变为锂离子，正极反应为硫与锂离子及电子反应生成硫化物，正极和负极反应的电势差即为锂硫电池所提供的放电电压。在外加电压作用下，锂硫电池的正极和负极反应逆向进行，即为充电过程。根据单位质量的单质硫完全变为S2-所能提供的电量可得出硫的理论放电质量比容量为1675mAhg-1，单质锂的理论放电质量比容量为3860mAhg-1。硫与锂完全反应生成硫化锂(Li2S)时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于锂硫电池正极材料的锰酸锂修饰含氮大孔碳的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)取尿素和水溶性的单糖或多糖加入去离子水中，混合均匀后形成溶液；其中，尿素∶水溶性单糖或多糖∶水的摩尔比为1∶1∶10；(2)将溶液在90℃下聚合30min，形成尿素‑糖树脂，加入亲水纳米碳酸钙和纳米锰酸锂，搅拌均匀后形成悬浊液；其中尿素‑糖树脂∶碳酸钙∶锰酸锂的质量比为1∶1∶0.1～0.5；将悬浊液喷雾干燥后，在流动N2保护下置于管式炉中，分别在200℃、700℃下加热2小时和4小时，碳化产物依次用5wt％浓度的盐酸和去离子水洗涤，在120℃下恒温干燥4小时后，得到锰酸锂修饰含氮大孔碳；所述纳米锰酸锂通过下...

【技术特征摘要】
1.用于锂硫电池正极材料的锰酸锂修饰含氮大孔碳的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)取尿素和水溶性的单糖或多糖加入去离子水中，混合均匀后形成溶液；其中，尿素∶水溶性单糖或多糖∶水的摩尔比为1∶1∶10；(2)将溶液在90℃下聚合30min，形成尿素-糖树脂，加入亲水纳米碳酸钙和纳米锰酸锂，搅拌均匀后形成悬浊液；其中尿素-糖树脂∶碳酸钙∶锰酸锂的质量比为1∶1∶0.1～0.5；将悬浊液喷雾干燥后，在流动N2保护下置于管式炉中，分别在200℃、700℃下加热2小时和4小时，碳化产物依次用5wt％浓度的盐酸和去离子水洗涤，在120℃下恒温干燥4小时后，得到锰酸锂修饰含氮大孔碳；所述纳米锰酸锂通过下述方式制备获得：称取2.4g一水合氢氧化锂和57.4g六水合硝酸锰，溶解于100mL去离子水中；加入10g分子量为10000gmol-1的聚乙二醇，搅拌溶解后喷雾干燥；在700℃下煅烧4小时，1000rpm球磨粉碎2小时，得到纳米锰酸锂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水溶性的单糖是葡萄糖，水溶性的多糖是蔗糖、可溶性淀粉或可溶性纤维素。3.一种制备锂硫电池正极材料的方法，其特征在于，包括下述步骤：将单质硫与锰酸锂修饰含氮大孔碳按质量比为7∶3以机械混合均匀，置于316不锈钢材质的反应器内，然后将反应器抽真空后加热至80℃，反应5～10小时实现硫的担载，再将反应产物冷却至10～30℃，得到正极材料；其中，所述锰酸锂修饰含氮大孔碳是通过权利要求1所述方法制备得到的。4.一种锂硫电池，包括隔膜、正极、负极和电解液；其特征在于，所述正极和负极分别设置在隔膜两侧形成三明治结构，且正极和负极的电极材料侧朝向隔膜；所述负极以锂金属片为电极基材，在锂金属片上垫有空隙率为98％的带引线泡沫镍片；所述正极通过下述方式制备获得：将1.4g正极材料与乙炔黑、粘结剂按质量比70∶15∶15混合，研磨均匀后取2g加入至2gN-甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洲鹏，金黎明，林启睿，路畅，刘宾虹，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33