聚合物包覆硫/碳复合材料为正极的锂电池

摘要

本发明涉及一种聚合物包覆硫/碳复合材料为正极的锂电池。它是将升华硫或者硫磺粉与导电碳材料按照3∶7～8∶2的质量比混合，球磨得硫/碳复合材料；将复合材料分散于溶液中，加入聚合物单体，然后在低温和惰性气体保护下加入氧化剂引发聚合，离心、洗涤、干燥；以得到的聚合物包覆单质硫/碳复合材料、乙炔黑和PTFE混合，加入分散剂，充分搅拌使混料均匀，然后擀制成片，真空55℃烘干制得电极片。以制备的电极片作为正极，金属锂为负极、含有0.2摩尔/升的无水硝酸锂添加剂的溶剂型有机溶液体系为电解液组装电池。所制的电极材料装配的锂电池表现出比容量高、循环稳定性好、大电流充放电性能优异的特点，并且制备过程简易、成本低廉、重现性好。

主权项

一种聚合物包覆的硫/碳复合正极材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1)根据计量将碳材料与升华硫或硫磺粉放入二氧化锆或玛瑙球磨罐，在手套箱中将球磨罐注入高纯惰性气体后，置于行星球磨机上球磨2小时，球磨转速为300转/分钟，单质硫和碳的质量比为3∶7～8∶2；得到的硫/碳复合材料在烘箱中以5℃/分钟升温速率升温至155℃，并在此温度下保温12小时；2)将硫/碳复合材料分散在体积比为5∶1的水和丙酮的混合溶剂、水或氯仿中，超声或者搅拌，使其完全均匀地分散；3)将聚合物的单体加入到步骤1)中的含硫/碳复合材料的混合溶液中，再次超声或者搅拌，加入掺杂酸，整个混合溶液体系呈酸性，其pH值介于1‑3之间，其中硫/碳复合材料和聚合物单体的质量比为3～5∶1；4)在冰水浴和惰性气氛保护下，加入过硫酸铵水溶液或FeCl₃的氯仿溶液作为聚合反应的引发剂，恒温下搅拌反应6～12小时，然后将反应产物离心分离，洗涤，放入55℃的真空干燥箱中烘干，研磨至粉末。