一种制备锂硫电池正极浆料的方法和应用技术

本发明专利技术提供一种制备锂硫电池正极浆料的方法和应用。所述方法包括以下步骤：(1)将导电剂进行预处理，而后加入分散溶剂进行混合，得到导电剂分散液；(2)在步骤(1)中得到的所述导电剂分散液中加入粘结剂，进行一次搅拌和一次分散后得到混合溶液；(3)在步骤(2)中得到的所述混合溶液中多次加入硫正极材料，并进行二次搅拌和二次分散，得到所述锂硫电池正极浆料。本发明专利技术针对提高电极片中硫正极活性物质和导电剂的分散性的问题，进一步提供了一种能够使硫正极活性物质充分分散的方法，以此提高硫正极材料的利用率，从而提高锂硫电池的能量密度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种制备锂硫电池正极浆料的方法和应用


[0001]本专利技术属于正极浆料材料
，具体涉及一种制备锂硫电池正极浆料的方法和应用。

技术介绍

[0002]锂硫电池具有理论能量密度高、原料丰富易得以及价格低廉的优点，因此被广泛应用于航空航天和新能源汽车等领域，是下一代高比能电池的主要发展方向之一。
[0003]锂硫电池作为目前公认的能量密度能够达到400Wh/kg以上的锂离子电池，尽管其具有许多优势，但是，其商业化进程仍然存在许多阻碍，例如多硫化物的穿梭效应和负极锂枝晶问题等。研究人员从提高锂硫电池能量密度的角度考虑，发现其核心问题在于正极活性材料的容量发挥效率，而正极活性材料的容量发挥效率则主要与正极材料的比容量以及正极极片中各材料的分散性能密切相关。换言之，将具备高比容量的正极材料能够均匀分散在极片中，可以进一步保证活性物质的利用率。
[0004]目前，硫正极的制备过程中主要依托水作为分散剂以及水性聚合物作为粘结剂。然而，由于硫本身具有较强的疏水性，导致其在水中难以充分分散。因此，亟需一种制备锂硫电池正极浆料的方法，有效促进硫正极材料的分散，提高活性物质的利用率。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种制备锂硫电池正极浆料的方法和应用。本专利技术针对提高电极片中硫正极活性物质和导电剂的分散性的问题，进一步提供了一种能够使硫正极活性物质充分分散的方法，以此提高硫正极材料的利用率，从而提高锂硫电池的能量密度。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种制备锂硫电池正极浆料的方法，所述方法包括以下步骤：
[0008](1)将导电剂进行预处理，而后加入分散溶剂进行混合，得到导电剂分散液；
[0009](2)在步骤(1)中得到的所述导电剂分散液中加入粘结剂，进行一次搅拌和一次分散后得到混合溶液；
[0010](3)在步骤(2)中得到的所述混合溶液中多次加入硫正极材料，并进行二次搅拌和二次分散，得到所述锂硫电池正极浆料。
[0011]本专利技术通过将导电剂进行预处理，有利于避免后续过程中加入粘结剂带来的团聚现象，同时采用逐步与溶剂进行混合分散的方式，不仅避免了硫正极活性物质、导电剂和粘结剂同时加入时与溶剂的混溶性降低的情况，也使得硫正极活性物质能够充分分散，以此提高硫正极材料的利用率，进一步降低电极材料的内阻和提高锂硫电池的电化学性能。
[0012]优选地，步骤(1)中所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纳米管或碳纤维中的任意一种或至少两种的组合，例如可以为导电炭黑、导电石墨、碳纳米管或碳纤维，出于篇
幅简短的考虑，对上述范围内的组合不再一一列举。
[0013]优选地，步骤(1)中所述预处理为对导电剂进行润湿处理，具体为将导电剂加到水中即是润湿的过程。
[0014]在本专利技术中，通过将导电剂进行润湿处理，有利于避免后续过程中加入粘结剂带来的团聚现象。
[0015]优选地，步骤(1)中所述分散溶剂包括去离子水和醇的混合溶剂、N
‑
甲基吡咯烷酮或去离子水。
[0016]在本专利技术中，通过进一步优选采用去离子水和醇的混合溶剂，能够提高对硫正极材料的浸润性，保证各种材料均匀分散。
[0017]优选地，所述去离子水和醇的混合溶剂中醇包括乙醇、异丙醇或正丙醇。
[0018]优选地，所述去离子水和醇的混合溶剂中去离子水和醇的质量比为(2
‑
20):1，优选为(4
‑
10):1，例如可以为2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1、15:1、16:1、17:1、18:1、19:1、20:1。
[0019]在本专利技术中，通过调整去离子水和醇的质量比，使其具有通过调控粘结剂在溶剂中的舒展状态，提升粘结性和分散性的优势，质量比过低则醇的含量过高，一方面粘结剂分子在过高含量的醇溶液中会严重压缩团聚，导致粘结力下降，另一方面，由于醇的沸点和闪点均较低，过高的醇含量可能导致在极片烘烤过程中烤箱中醇蒸汽饱和度过高，存在安全隐患，反之则醇含量过低，无法起到控制粘结剂分子形态的作用，因此需调整醇水比例在合适的范围内。
[0020]优选地，步骤(1)中所述混合具体为先以50
‑
200rpm(例如可以为50rpm、80rpm、100rpm、120rpm、150rpm、180rpm、200rpm)的速率分散10min，而后将分散速率调整为1000
‑
2000rpm(例如可以为1000rpm、1100rpm、1200rpm、1300rpm、1400rpm、1500rpm、1600rpm、1700rpm、1800rpm、1900rpm、2000rpm)，同时启用搅拌，搅拌的速率为10
‑
20rpm(例如可以为10rpm、12rpm、15rpm、18rpm、20rpm)，持续30
‑
120min(例如可以为30min、50min、70min、90min、100min、110min、120min)。
[0021]优选地，步骤(2)中所述粘结剂包括羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸及其共聚物、聚丙烯腈及其共聚物或海藻酸钠中的任意一种或至少两种的组合，例如可以为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸及其共聚物或聚丙烯腈，出于篇幅简短的考虑，对上述范围内的组合不再一一列举。
[0022]优选地，步骤(2)中所述一次搅拌和一次分散的具体过程为先以30
‑
100rpm(例如可以为30rpm、40rpm、50rpm、60rpm、70rpm、80rpm、100rpm)的速率分散10min，而后将分散速率调整为500
‑
2000rpm(例如可以为500rpm、800rpm、1000rpm、1100rpm、1200rpm、1300rpm、1400rpm、1500rpm、1600rpm、1700rpm、1800rpm、1900rpm、2000rpm)，同时启用搅拌，搅拌的速率为10
‑
50rpm(例如可以为10rpm、12rpm、15rpm、18rpm、20rpm、25rpm、30rpm、35rpm、40rpm、45rpm、50rpm)，持续30
‑
120min(例如可以为30min、50min、70min、90min、100min、110min、120min)。
[0023]优选地，步骤(3)中所述加入硫正极材料的次数为1
‑
3次，例如可以为1次、2次、3次。
[0024]优选地，步骤(3)中所述每次加入硫正极材料的时间间隔为0.5
‑
1h，例如可以为
0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h。
[0025]优选地，步骤(3)中所述硫正极材料包括硫碳复合材料、硫聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备锂硫电池正极浆料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将导电剂进行预处理，而后加入分散溶剂进行混合，得到导电剂分散液；(2)在步骤(1)中得到的所述导电剂分散液中加入粘结剂，进行一次搅拌和一次分散后得到混合溶液；(3)在步骤(2)中得到的所述混合溶液中多次加入硫正极材料，并进行二次搅拌和二次分散，得到所述锂硫电池正极浆料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纳米管或碳纤维中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)中所述预处理为对导电剂进行润湿处理。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述分散溶剂包括去离子水和醇的混合溶剂、N
‑
甲基吡咯烷酮或去离子水；优选地，所述去离子水和醇的混合溶剂中醇包括乙醇、异丙醇或正丙醇；优选地，所述去离子水和醇的混合溶剂中去离子水和醇的质量比为(2
‑
20):1，优选为(4
‑
10):1。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述混合具体为先以50
‑
200rpm的速率分散10min，而后将分散速率调整为1000
‑
2000rpm，同时启用搅拌，搅拌的速率为10
‑
20rpm，持续30
‑
120min。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述粘结剂包括羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸及其共聚物、聚丙烯腈及其共聚物或海藻酸钠中的任意一种或至少两种的组合。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述一次搅拌和一次分散的具体过程为先以30
‑
100rpm的速率分散10min，而后将分散速率调整为500
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：彭燕秋，黄苗，许文成，刘洋，赵瑞瑞，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：