本发明专利技术涉及一种添加吸附剂的锂硫电池正极极片及锂硫电池。本发明专利技术以具有高比表面积和强吸附性能的材料作为吸附剂，将其添加在锂硫电池中的正极极片中，吸附剂添加量为正极极片质量的5％以上。吸附剂的添加能够吸附锂硫电池在充放电过程中形成多硫化物，避免其吸附在硫基复合材料表面导致活性材料的导电率降低，同时能够抑制多硫化物扩散到负极表面与锂发生腐蚀反应，导致电池不可逆的容量损失。因此，此吸附剂的添加能提高锂硫电池的性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂硫电池
，特别涉及一种添加吸附剂的锂硫电池正极极片及锂硫电池。
技术介绍
正极材料一直是制约锂电池发展的瓶颈，目前商业化的锂电池活性材料主要是 LiCoO2,LiMnO4等。相对负极而言，商业化的正极材料比容量太低，LiCoA的比容量为130 140mAh/g, LiMnO4的比容量为110 130mAh/g，而且它们的价格昂贵。因此开发具有高能量密度、低成本和长循环寿命的新型绿色储能正极材料就显得尤为关键和迫切。单质硫作为正极材料具有高比容量、价格低廉、低毒性等优点。单质硫的理论比容量是1675mAh/g，理论比能量是^00Wh/Kg，是目前所了解的正极材料中比容量最高的，远远大于现阶段已经商业化的二次电池。不仅如此，锂硫电池的工作电压在2. IV左右能满足目前多种场合的应用需求，而且单质硫的价格便宜、来源丰富，因此围绕锂硫电池及其关键材料的研发备受关注。虽然锂硫电池使用单质硫作为正极材料具有比容量高、成本低等很多优点，但也存在着导电性能差、容量衰减快和循环寿命短等问题，此外，还存在因多硫化锂在电解液中溶解引起的“飞梭现象”。研究表明，锂硫电池容量衰减的主要原因是电极结构形貌的破坏。在放电的过程中，单质硫首先被还原生成可溶性多硫化物，放电过程的中间产物多硫化物容易在电解液中溶解，导致电池充放电的库伦效率降低，而且它会随着电解液扩散到负极表面并与锂发生腐蚀反应，导致不可逆的容量损失。随着放电过程的进行，可溶性多硫化物最终被还原成 Li2S和Li2S2。正极材料中放电最终产物Li2S和Lij2的导电性极差，它会以固态膜的形式覆盖到正极活性材料的表面，从而阻碍电解质与电极活性材料间的电化学反应。因此，如何解决充放电过程中间产物的溶解问题，提高电池的循环性能，是硫基正极材料所要研究的为了提高锂硫电池的循环性能，本专利技术在现有的正极材料中添入吸附剂，用以吸附锂硫电池在充放电过程中产生的多硫化物并抑制“飞梭现象”的产生，以提高锂硫电池的性能和使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种添加吸附剂的锂硫电池正极极片和含本专利技术所述正极极片的锂硫电池。传统的锂硫电池正极极片主要由正极活性材料、粘结剂和导电剂组成。为了改善锂硫电池中间产物多硫化物易在电解液中溶解并随电解液扩散到负极导致电池容量衰减、 循环性能降低等问题，本专利技术在锂硫电池正极极片中添加了吸附剂，吸附剂添加量为正极极片质量的5%以上。本专利技术的正极极片的质量百分组成为正极活性材料50% 75%，导电剂10% 20%，粘结剂10% 20%，吸附剂为5% 15%。本专利技术所述的吸附剂均勻分散在正极极片材料之中。本专利技术的正极极片中，吸附剂主要选用具有高比表面积、多孔结构并具有良好吸附性能的材料，如活性炭、碳微球、介孔碳、碳分子筛、碳化物衍生碳(孔径分布0. 5 5nm) 以及吸附树脂等。吸附材料对吸附质分子的吸附，主要取决于表面的物理和化学结构。吸附材料对吸附质的吸附也分为物理吸附和化学吸附两种。物理吸附是由于范德华力引起的， 化学吸附则是吸附剂表面和吸附质之间的化学结合力作用引起的，大多数吸附过程均为物理吸附。具有多孔结构和高表面积的吸附材料由于范德华力会在材料表面形成强大的吸附场，当吸附质被吸附到吸附材料的孔径结构中之后，孔径的毛细吸附作用力会增强材料对吸附质的吸附。锂硫电池所用的正极活性材料通常为碳硫复合材料或金属硫化物材料，碳硫复合材料中碳为碳纳米管、介孔碳、活性炭和碳化物衍生碳等，金属硫化物材料为MoS2、FeS2, Vj2或MS。正极活性材料在电池充放电的过程中，会产生过渡产物多硫化物。多硫化物在电解液中易溶解，并且随着电解液迁移至负极，与负极发生反应并腐蚀负极，导致电池的性能降低。所以，在锂硫电池种添加吸附材料不仅能有效吸附溶解在电解液中的多硫化物，阻止其在锂硫电池中的迁移，而且能防止放电最终产物Lij2和Li2S覆盖在正极活性材料表面，从而提高锂硫电池的性能和循环寿命。本专利技术在制备电池正极极片时，在电池正极材料中添加活性炭、碳微球、介孔碳、 碳化物衍生碳或吸附树脂等吸附材料，用以提高锂硫电池性能。将本专利技术制备的正极极片组装成锂硫电池，检测其电化学性能，具体制备过程如下1.正极材料的制备称取制备正极极片所需要的各种材料，包括正极活性材料、导电剂、粘结剂和吸附剂，按质量百分比计，正极活性材料50% 75%，导电剂10% 20%，粘结剂10% 20%，吸附剂为5% 15%。正极活性材料为碳硫复合材料或金属硫化物材料。碳硫复合材料为活性炭与硫复合材料，碳纳米管与复合材料，介孔碳与硫复合材料，以及碳化物衍生碳与硫复合材料；金属硫化物材料为Mo&、FeS2^V2S2或NiS。粘结剂为 15wt%的聚偏氟乙烯溶液，其溶液中溶剂为N-甲基吡咯烷酮。导电剂选择乙炔黑或超导炭黑。将各正极组分材料用无水乙醇充分分散并研磨均勻得到正极料浆，将制得的正极料浆涂覆在泡沫镍上制成片，烘干得正极极片。2.电池制备将所制备的正极极片与负极和隔膜一起组装锂硫电池，正极使用铝片为集流体，负极使用铜片作集流体。负极选用金属锂片或锂合金，锂合金为Li与Si合金、 Li与Sn合金、或Li与C合金等。隔膜选用聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯或聚丙烯与聚乙烯双层膜。电解质为液态、固态或凝胶类电解质，液态电解液主要选用一些线性醚类或碳酸酯类溶剂，如碳酸乙烯甲酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二氧戊环、四乙二醇二甲醚或四氢呋喃等，常用的为两种或两种以上混合有机溶剂，如碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯和碳酸甲乙酯混合溶剂，氧戊环和四乙二醇二甲醚混合溶剂。支持溶质为六氟磷酸锂、高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂等。测试锂硫电池统一为CR2025型纽扣电池，电池充放电测试条件为室温环境下， 在限制电压1. 2 3. 0V，充放电电流密度0. 15mA/cm2的条件下进行充放电测试。附图说明图1是未添加吸附剂的锂硫电池正极示意图。图2是吸附剂分散添加到正极极片中的锂硫电池正极示意图。图3实施例1和对比例1得到的添加了吸附剂的锂硫电池与未添加吸附剂的锂硫电池循环性能对比曲线。图中1-集流体，2-隔膜，3-粘结剂，4-导电剂，5-活性材料，6_吸附剂。 具体实施例方式下面通过实施例进一步说明本专利技术的锂硫电池正极极片的制备及含本专利技术的正极极片的锂硫电池。本专利技术的锂硫电池正极极片质量百分组成为正极活性材料50% 75%，导电剂 10% 20%，粘结剂10% 20%，吸附剂为5% 15%。实施例1选用比表面积为1000m2/g的活性炭做吸附剂，吸附剂在正极材料中所占质量百分比为15%，正极活性材料为碳纳米管与硫复合材料，乙炔黑作导电剂，5wt%的PVDF(聚偏氟乙烯)溶液(溶剂为NMP，N-甲基吡咯烷酮)作为粘结剂制备正极料浆；然后将料浆涂覆在泡沫镍上制备成正极极片，烘干，即得到所需的正极极片，正极极片的厚度为 45 55um。选用Celgard2400膜作为电池隔膜组装成电池，电解液为lmol/L的LiPF6/ EC DMC EMC(1 1 1体积比，EC 碳酸乙烯酯，DMC 二甲基碳酸酯，EMC 碳酸甲乙酯)，整个电池组装过程均在手套箱中完成。恒流充放电测试结果显示该电池的首次放电比容量达到9本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种锂硫电池正极极片，其中包括正极活性材料、导电剂和粘结剂，其特征在于，该正极极片中添加了吸附剂，吸附剂添加量为正极极片质量的５％以上。
【技术特征摘要】
1.一种锂硫电池正极极片，其中包括正极活性材料、导电剂和粘结剂，其特征在于，该正极极片中添加了吸附剂，吸附剂添加量为正极极片质量的5%以上。2.根据权利要求1所述的锂硫电池正极极片，其特征在于，所述的正极极片的质量百分组成为正极活性材料50 % 75 %，导电剂10 % 20 %，粘结剂10 % 20 %，吸附剂为 5% 15%。3.根据权利要求1所述的锂硫电池正极极片，其特征在于，所述的吸附剂均勻分散在正极极片材料之中。4.根据权利要求1或2或3所述的锂硫电池正极极片，其特征在于，所述的吸附剂为具有高比表面积的多孔吸附材料活性炭、碳微球、介孔碳、碳分子筛、碳化物衍生碳或吸附树脂，碳化物衍生碳孔径分布为0. 5 5nm。5.根据权利要求1所述的锂硫电池正极极片，其特征在于，所述的正极活性材料为碳硫复合材料或金属硫化物，其中碳硫复合材料中...
【专利技术属性】
技术研发人员：木士春，陈伟，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83
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