一种锂硫二次电池及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种锂硫二次电池其制备方法与应用，该锂硫二次电池采用具有高效的离子通道和导电网络结构的膨润土/硫复合正极材料、导电剂和粘结剂制成。具有高效的离子通道和导电网络结构的膨润土/硫复合正极材料使该锂硫二次电池正极的载硫量显著提高，并促进了电池正极中离子/电子的传输，强化正极中电化学反应动力学，从而有效提高了锂硫二次电池的放电比容量、循环稳定性能和倍率性能，可以广泛应用于各种储能电源系统中，具有极高的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种锂硫二次电池及其制备方法与应用
本专利技术属于化学电源
，尤其涉及一种锂硫二次电池其制备方法与应用。
技术介绍
由于电子和通信设备日渐趋于更小、更轻便，电动汽车的续航性能要求不断提高，并且考虑到环境问题和石油资源的枯竭，高能量密度的二次电池的必要性和需求已经高度凸显。作为具有极高理论能量密度的二次电池体系，使用硫单质为正极活性材料的锂硫二次电池已经受到了极大关注。锂硫电池理论能量密度高达2600Wh/kg，且硫资源丰富、价格低廉、环境友好，因而被认为是最具潜力的二次电池体系之一。但是，锂硫电池还存在硫单质和放电终产物不导电、多硫化锂(LiPS)的“穿梭效应”以及硫正极体积效应等固有问题，其实际应用面临着极大挑战。近年来，人们为了解决这些问题做出了许多努力，主要是将硫负载到介孔/微孔碳、碳纳米管、石墨烯等碳材料，金属氧/硫化物，MOFs以及MXene等载体中，从而提高硫正极的导电性和/或抑制“穿梭效应”。虽然这些方法在一定程度上提高了锂硫电池的性能，但是这些方法所采用的材料大都存在成本较高，且难以实现大规模工业化生产等问题。而且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂硫二次电池，其特征在于，其正极由膨润土/硫复合材料、导电剂、粘结剂组成；其中，所述膨润土/硫复合材料包括膨润土、所述膨润土层间的无机插层剂和有机插层剂衍生的导电碳插层、至少部分覆盖于改性膨润土表面的导电碳、以及负载的硫；/n所述有机插层剂选自壳聚糖、丙烯酰胺、有机季铵盐阳离子或其组合；/n所述膨润土层间的导电碳是由所述有机插层剂碳化得到的；/n所述覆盖于改性膨润土表面的导电碳是由含氮的碳前驱体碳化得到的；所述含氮的碳前驱体优选为聚多巴胺、壳聚糖；/n所述硫在复合材料中的重量百分含量大于等于55％。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂硫二次电池，其特征在于，其正极由膨润土/硫复合材料、导电剂、粘结剂组成；其中，所述膨润土/硫复合材料包括膨润土、所述膨润土层间的无机插层剂和有机插层剂衍生的导电碳插层、至少部分覆盖于改性膨润土表面的导电碳、以及负载的硫；
所述有机插层剂选自壳聚糖、丙烯酰胺、有机季铵盐阳离子或其组合；
所述膨润土层间的导电碳是由所述有机插层剂碳化得到的；
所述覆盖于改性膨润土表面的导电碳是由含氮的碳前驱体碳化得到的；所述含氮的碳前驱体优选为聚多巴胺、壳聚糖；
所述硫在复合材料中的重量百分含量大于等于55％。


2.根据权利要求1所述的锂硫二次电池，其中，所述膨润土/硫复合材料中所述的无机插层剂选自聚合羟基铝离子、聚合羟基铁离子、聚合羟基铬离子、聚合羟基钴离子、聚合羟基镍离子、聚合羟基锆离子或其组合。


3.根据权利要求1所述的锂硫二次电池，其中，所述膨润土/硫复合材料中所述的有机季铵盐阳离子选自四甲基季铵盐阳离子、四乙基季铵盐阳离子、四丙基季铵盐阳离子、四丁基季铵盐阳离子、十六烷基三甲基季铵盐阳离子、十八烷基三甲基季铵盐阳离子。


4.根据权利要求1所述的锂硫二次电池，其中，所述锂硫二次电池的正极包括所述膨润土/硫复合材料60-90份、导电剂0-20份、粘结剂10-20份。


5.根据权利要求4所述的锂硫二次电池，其中，所述导电剂选自炭黑、乙炔黑、科琴黑或其组合。

【专利技术属性】
技术研发人员：吴炼，戴永强，余越，庞浩，麦裕良，廖兵，
申请(专利权)人：广东省科学院化工研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44