一种超导复合胶电极浆料及其制备方法、超导锂硫电池硫正极电极片的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种裡硫电池正极材料，更具体地说，是一种改性硫电极材料。
【背景技术】
[0002] 裡离子电池具有能量密度高，自放电小、无记忆效应、工作溫度范围宽、循环寿命 长等优点，是目前综合性能较好二次电池体系，并已广泛应用于手机、数码相机和笔记本电 脑等便携式电子设备上。然而随着电子电动设备的不断发展，尤其是近年来电动汽车和混 合动力汽车的兴起，传统裡离子电池已经越来越难W满足人们对于电池能量的需求。传统 裡离子电池正极材料W过渡金属氧化物为主（如LiCo〇2、LiMn〇2和LWePO4等），虽然具有 循环寿命长、安全性好等优点，但是受到其相对较低的理论比容量限制，难W满足动力电池 对高能量密度的需求。裡硫电池是W单质硫为正极，金属裡为负极的电池体系。单质硫拥 有1675mAhgi的理论比容量，对应的裡硫电池拥有2600怖kg1的理论比能量，是目前商业 化裡离子电池实际所能达到的近10倍左右，同时活性物质硫的来源广泛，价格低廉，环境 友好，因此裡硫电池被认为是最具潜力新一代高能储能体系之一（参见：Manthiram,A. ,S. H.Chung,andC.Zu,Lithium-sulfurbatteries:progressandprospects[J].Adv Mater,2015. 27(12) : 1980-2006.)。尽管裡硫电池拥有如此的诱人的优点，但该体系仍然 存在着一些问题，导致其商业化进程缓慢。运些问题包括硫及还原产物LizS的电子、离 子传导性差，充放电过程电极体积变化大，中间产物在电解液中的具有溶解性W及伴随的 "穿梭效应"等，导致裡硫电池的循环寿命较差（参见：Fang,X.and比Peng,Arevolution inelectrodes:recentprogressinrech曰rge曰blelithium-sulfurb曰tteries[J]. Small,2015. 11(13) :1488-511.)。近年来，各类的硫碳复合物材料被合成，并有效提高了裡 硫电池的电化学性能，然后复杂且昂贵的特殊结构碳材料制备并不适用于工业化生产，而 采用多功能粘结剂有望简单而有效的达到提升电池性能的目的。在电池中，粘结剂一般是 将活性物质粘结到集流体上，在充放电过程中被用W维持电极的结构完整性，确保电子通 路，保证电池正常运行的高分子材料，是影响电池性能的至关重要的因素。现在用于裡硫电 池正极材料的粘结剂仍W传统的聚偏氣乙締（PVD巧为主。但传统的聚偏氣乙締作为粘结 剂，由于其毒性过大，且必须使用有毒的溶剂，生产中对环境的污染很大，对作业人员的健 康造成威胁。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种价格低廉，安全环保、易于工 业化，可显著提高硫正极电化学性能的超导复合胶电极浆料；
[0004] 本发明的另一目的是提供上述裡硫电池硫正极浆料的制备方法； 阳〇化]本发明的又一目的是提供上述利用上述裡硫电池正极浆料制备裡硫电池正极电 极片。
[0006] 一种超导复合胶电极浆料，各组分按重量份计包括：海藻酸钢I份、阿拉伯胶 0. 5-3份、水25-36份、单质硫2-9份、科琴黑1-6份。
[0007] 作为优选方案，上述的超导复合胶电极浆料，各组分按重量份计包括：海藻酸钢1 份、阿拉伯胶1份、水30份、单质硫4份、科琴黑2份。
[0008] 优选的，所述单质硫为升华硫。
[0009] 优选的，所述的超导复合胶电极浆料，其特征在于：所述水为去离子水。
[0010] 上述的超导复合胶电极浆料的制备方法，其特征在于：按配方比例将海藻酸钢混 合阿拉伯胶均匀后加入水中溶解分散，加入单质硫和科琴黑，揽拌至混合均匀，即可。
[0011] 一种超导裡硫电池硫正极电极片的制备方法，包括如下步骤：
[0012] 1)将侣锥依次用去离子水和丙酬清洗，干燥，裁成直径14mm的圆片；
[0013] 2)将上述的浆料倒在清洗干燥后的侣锥上，用刮刀均匀地将浆料涂覆在侣锥的毛 面，干燥，即可得到正极电极片。
[0014] 优选的，所述步骤2)中，干燥的过程采用先真空干燥再常压干燥的方法。
[0015] 进一步优选的，所述真空干燥的溫度为40°C、干燥时间为化；所述常压干燥的溫 度为80°C、干燥时间为化。
[0016] 优选的，所述步骤2)中，将10-12UL的浆料均匀涂于14mm的侣锥圆片的毛面。
[0017] 优选的，所述步骤2)中，刮刀的使用厚度为200-400ym。
[0018] 海藻酸钢又名褐藻酸钢、海带胶、褐藻胶、藻酸盐，是由海带中提取的天然多糖碳 水化合物。广泛应用于食品、医药、纺织、印染、造纸、日用化工等产品，作为增稠剂、乳化剂、 稳定剂、粘合剂、上浆剂等使用。但尚未有人将其应用于电极材料的制备领域。海藻酸钢是 一种高粘性的高分子化合物，它与淀粉、纤维素等的不同之处，是它具有簇基，是P-D-甘 露糖醒酸的醒基W巧键形成的高聚糖醒酸。因此，作为硫电极的粘结剂，具有天然的优势。 阿拉伯胶是一种安全无害的增稠剂，具有水溶性，可W用水做粘结剂，避免了采用传统粘结 剂是有毒有机溶剂的使用，使得电极制备过程更加绿色环保。W阿拉伯胶作为正极材料粘 结剂，可W提供更加均匀而强初的电极结构，而阿拉伯胶良好的弹性可W缓冲电极体积变 化。同时，阿拉伯胶上丰富的官能团可W与硫正极充放电中间产物聚硫离子形成化学键合， 有效抑制聚硫离子的溶解和穿梭。利用阿拉伯胶物理和化学两方面的双重功能，显著提高 了裡硫电池的循环性能。
[0019] 本发明将海藻酸钢和阿拉伯胶运两种绿色植物胶混配后作为裡硫二次电池正极 材料粘结剂，起到事半功倍的效果，不仅提高了电极材料的电化学性能，而且对环境无任何 污染，对人体为伤害。经测试，本发明正极材料的裡硫电池在高放电比电容（1200mAh/g) 时，循环次数在200次W上，电容仍可W保持稳定。
[0020] 科琴黑是一种专用于裡电池的高能效、高纯度的导电碳黑。与其他用于电池的导 电炭黑相比较，科琴黑具有独特的支链状形态。运种形态的优点在于，导电体导电接触点 多，支链形成较多导电通路，因而只需很少的添加量即可达到极高的导电率（其他碳黑多 为圆球状或片状，故需要很高的添加量才能达到所需的电性）。因科琴黑的超高的导电性， 其