一种软包锂硫电池的制作方法
阅读：312发布：2023-02-02
专利汇可以提供一种软包锂硫电池的制作方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开的一种软包锂硫 电池 的制作方法，包括以下步骤：步骤1，将锂负极与负极集 流体 复合，得到负极极片；步骤2，将隔膜或有导电剂与粘结剂混合涂覆的隔膜；步骤3，将导电剂、硫正极活性材料、粘结剂进行混合后在正极集流体上进行涂布后烘干、裁切，得到正极片；步骤4，将步骤1～步骤3的负极极片、隔膜、正极极片，进行组装， 焊接 极 耳 后得到电芯，将电芯入 包装 壳，进行注液、封装、老化得到软包锂硫电池。本发明一种软包锂硫电池的制作方法在电池整体结构的协同作用下，电池的首次放电 比容量 、库伦效率和循环 稳定性 均得到有效提高。，下面是一种软包锂硫电池的制作方法专利的具体信息内容。
1.一种软包锂硫电池的制作方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1：按质量份数称取碳材料2～10份，升华硫1份，将称取的碳材料和升华硫的混合并球磨1～10h，得到固体混合粉末；
步骤2：将步骤1中得到的固体混合粉末放入水热反应釜反应，反应温度为120～170℃，保温时间为5～20h，后自然冷却至室温得硫/碳复合材料；
步骤3：按质量分数称取金属氧化物2～30％和步骤2中得到的硫/碳复合材料，上述两种组分的质量分数之和为100％，将称取的硫/碳复合材料置于球磨罐中，加入金属氧化物球磨30～300min，得到金属氧化物-硫/碳复合材料；
步骤4：按质量份数称取导电剂2～35份，粘结剂3～10份，步骤3中得到的金属氧化物-硫/碳复合材料55～95份，将称取的金属氧化物-硫/碳复合材料、导电剂和粘结剂混合得到固体混合物；按质量分数称取溶剂和上述固体混合物40～70％，上述两种组分的质量分数之和为100％，将称取的固体混合物与溶剂混合，搅拌均匀后涂覆于正极集流体上，真空干燥，干燥温度为40～120℃，干燥时间为2～12h、之后滚压、裁剪得极片；
步骤5：将步骤4中得到的极片进行正极极耳焊接，得到正极片；
步骤6：将锂片与负极集流体复合，再对其进行裁切焊接负极极耳，得到负极片；
步骤7：称取导电剂、粘结剂和溶剂并混合均匀后涂覆于隔膜的一面，烘干、滚压，得到具有单面涂层的隔膜；
步骤8：将步骤7中得到的隔膜进行折叠，使带涂层的一面位于内层，并将步骤5中得到的正极片放入隔膜中间，然后将隔膜的两边进行粘合，将正极极耳置于隔膜外，得到隔膜包覆的正极片；再将隔膜包覆的正极片与步骤6得到的负极片进行叠合，得到电芯；
步骤9：将步骤8中得到的电芯用铝塑包装膜进行封装后，注液再封装，得到单体电池；
步骤10：将步骤9中得到的单体电池进行老化工艺处理，之后将老化后的电池进行真空封装，裁边后即得软包锂硫电池。
2.如权利要求1所述的一种软包锂硫电池的制作方法，其特征在于，所述步骤5中进行正极极耳焊接后，再将极片放于真空烘箱中60～120℃温度下保温12h。
3.如权利要求1所述的一种软包锂硫电池的制作方法，其特征在于，所述步骤7中导电剂、粘结剂和溶剂的质量比为10:1:9。
4.如权利要求1所述的一种软包锂硫电池的制作方法，其特征在于，所述步骤10中的老化温度为65℃，老化时间为12h。
5.如权利要求1所述的一种软包锂硫电池的制作方法，其特征在于，所述碳材料为KS-
6、石墨烯、碳纳米管、碳纤维和多孔碳中的一种或两种以上的混合物。
6.如权利要求1所述的一种软包锂硫电池的制作方法，其特征在于，所述金属氧化物为Mg0.6Ni0.4O和Co3O4中的一种或两种的混合物。
7.如权利要求1所述的一种软包锂硫电池的制作方法，其特征在于，所述导电剂为Super P、KS-6、石墨烯、碳纳米管、碳纤维和多孔碳中的一种或两种以上的混合物。
8.如权利要求1所述的一种软包锂硫电池的制作方法，其特征在于，所述粘结剂为PVDF、PTFE、SBR和CMC中的一种或两种以上的混合物。
9.如权利要求1所述的一种软包锂硫电池的制作方法，其特征在于，所述溶剂为NMP和去离子水中的一种或两种的混合物。
10.如权利要求1所述的一种软包锂硫电池的制作方法，其特征在于，所述正极集流体为铝箔、带孔铝箔或铝网；负极集流体为铜箔、带孔铜箔或铜网。
一种软包锂硫电池的制作方法
技术领域
[0001] 本发明属于锂硫电池技术领域，具体涉及一种软包锂硫电池的制作方法。
背景技术
[0002] 互联网时代的来临，电动汽车、大型储能电站的迅猛发展，都对锂离子二次电池的性能提出了更高的要求，但现有的二次锂离子电池受自身材料特性的限制已不足以满足需求。锂硫电池由于具有高达1680mA·h·g-1的理论比容量和2600W·h·kg-1的理论能量密度，以及活性物质硫价格便宜、资源丰富且低毒性等突出优点，被认为是一种非常具有应用前景的二次电池体系。然而，硫是电子和离子绝缘体，很难作为正极材料单独使用。另外，锂硫电池在充放电过程中正极硫材料会产生不同的中间产物即多硫离子，其容易溶解在电解质中造成硫损失，并且中间产物多硫离子容易在正负极之间扩散形成“穿梭效应”，阻碍了离子的迁移。这些问题限制了锂硫电池的实际商品化生产。
[0003] 针对以上问题，研究人员从电解液的开发，负极的改变或修饰，正极的复合，电池的结构设计等方面开展了大量工作。其中主要思路是通过添加导电碳材料、导电聚合物或者金属氧化物等来改善硫正极的结构和提高导电能力；这些方法可在一定程度上抑制多硫离子的迁移，减少活性物质硫的流失，从而提高电池循环稳定性和倍率性能，但都是局限于电池单一部件的改性上，缺乏对电池的整体结构的设计，导致锂硫电池的首次放电比容量较低。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种软包锂硫电池的制作方法，解决了现有的制作方法得到的锂硫电池首次放电比容量较低的问题。
[0005] 本发明所采用的技术方案是：一种软包锂硫电池的制作方法，具体包括以下步骤：
[0008] 步骤3：按质量分数称取金属氧化物2～30％和步骤2中得到的硫/碳复合材料，上述两种组分的质量分数之和为100％，将称取的硫/碳复合材料置于球磨罐中，加入金属氧化物球磨30～300min，得到金属氧化物-硫/碳复合材料；
[0009] 步骤4：按质量份数称取导电剂2～35份，粘结剂3～10份，步骤3中得到的金属氧化物-硫/碳复合材料55～95份，将称取的金属氧化物-硫/碳复合材料、导电剂和粘结剂混合得到固体混合物；按质量分数称取溶剂和上述固体混合物40～70％，上述两种组分的质量分数之和为100％，将称取的固体混合物与溶剂混合，搅拌均匀后涂覆于正极集流体上，真空干燥，干燥温度为40～120℃，干燥时间为2～12h、之后滚压、裁剪得极片；
[0011] 步骤6：将锂片与负极集流体复合，再对其进行裁切焊接负极极耳，得到负极片；
[0012] 步骤7：称取导电剂、粘结剂和溶剂并混合均匀后涂覆于隔膜的一面，烘干、滚压，得到具有单面涂层的隔膜；
[0013] 步骤8：将步骤7中得到的隔膜进行折叠，使带涂层的一面位于内层，并将步骤5中得到的正极片放入隔膜中间，然后将隔膜的两边进行粘合，将正极极耳置于隔膜外，得到隔膜包覆的正极片；再将隔膜包覆的正极片与步骤6得到的负极片进行叠合，得到电芯；
[0015] 步骤10：将步骤9中得到的单体电池进行老化工艺处理，之后将老化后的电池进行真空封装，裁边后即得软包锂硫电池。
[0016] 本发明的特点还在于，
[0017] 步骤5中进行正极极耳焊接后，再将极片放于真空烘箱中60～120℃温度下保温12h。
[0018] 步骤7中导电剂、粘结剂和溶剂的质量比为10:1:9。
[0019] 步骤10中的老化温度为65℃，老化时间为12h。
[0021] 金属氧化物为Mg0.6Ni0.4O和Co3O4中的一种或两种的混合物。
[0023] 粘结剂为PVDF、PTFE、SBR和CMC中的一种或两种以上的混合物。
[0024] 溶剂为NMP和去离子水中的一种或两种的混合物。
[0025] 正极集流体为铝箔、带孔铝箔或铝网；负极集流体为铜箔、带孔铜箔或铜网。
[0026] 本发明的有益效果是：
[0027] 1.本发明一种软包锂硫电池的制作方法，从电池结构的角度，提出一种整体的结构设计思想，不仅在对硫正极做了改性研究，而且正极与隔膜间设置了一层导电碳层，此外还在锂负极复合了铜箔或铜网。
[0028] 2.本发明一种软包锂硫电池的制作方法，通过对碳材料进行优化选取，使其具有良好的片层状或分级孔状结构，可以形成高速的导电网络，可以使电子实现快速传输；同时对硫-碳复合材料添加金属氧化物，不仅可以提高活性硫利用率，还可吸附放电中间产物多硫化锂，抑制多硫化锂在电解液中的溶解和迁移，降低穿梭效应对电池性能的影响。
[0029] 3.本发明一种软包锂硫电池的制作方法，通过由石墨烯、碳纳米管构建的涂层，其孔道或孔径可通过材料的选择进行调控，较小的孔径将有助于增大多硫化锂的迁移扩撒阻力。
[0030] 4.本发明一种软包锂硫电池的制作方法，将铜箔或铜网作为电池的负极集流体，既可充当负极活性物质的载体，又可充当负极电子流的收集与传输体，将其与金属锂复合可有效提高金属锂的利用率，从而有效提高锂硫电池的整体容量。
[0032] 图1是本发明一种软包锂硫电池的制作方法实施例1中多孔碳材料的扫描图；
[0033] 图2是本发明一种软包锂硫电池的制作方法实施例1中Co3O4-硫-多孔碳复合正极材料的扫描图；
[0034] 图3是本发明一种软包锂硫电池的制作方法实施例2中Mg0.6Ni0.4O的透射图；
[0035] 图4是本发明一种软包锂硫电池的制作方法实施例2中硫-KS-6复合正极材料的扫描图；
[0036] 图5中a、b依次为硫-多孔碳复合材料和硫-石墨烯复合材料为正极材料所制备的软包锂硫电池的首次充放电曲线图；
[0037] 图6中a、b、c、d、e依次为本发明一种软包锂硫电池的制作方法中实施例1至5中得到的软包锂硫电池的首次充放电曲线图。
具体实施方式
[0038] 下面结合附图以及具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0039] 本发明提供了一种软包锂硫电池的制作方法，具体包括以下步骤：
[0040] 步骤1：按质量份数称取碳材料2～10份，升华硫1份，将称取的碳材料和升华硫的混合并球磨1～10h，得到固体混合粉末；
[0041] 步骤2：将步骤1中得到的固体混合粉末放入水热反应釜反应，反应温度为120～170℃，保温时间为5～20h，后自然冷却至室温得硫/碳复合材料；
[0042] 步骤3：按质量分数称取金属氧化物2～30％和步骤2中得到的硫/碳复合材料，上述两种组分的质量分数之和为100％，将称取的硫/碳复合材料置于球磨罐中，加入金属氧化物球磨30～300min，得到金属氧化物-硫/碳复合材料；
[0043] 步骤4：按质量份数称取导电剂2～35份，粘结剂3～10份，步骤3中得到的金属氧化物-硫/碳复合材料55～95份，将称取的金属氧化物-硫/碳复合材料、导电剂和粘结剂混合得到固体混合物；按质量分数称取溶剂和上述固体混合物40～70％，上述两种组分的质量分数之和为100％，将称取的固体混合物与溶剂混合，搅拌均匀后涂覆于正极集流体上，真空干燥，干燥温度为40～120℃，干燥时间为2～12h、之后滚压、裁剪得极片；
[0044] 步骤5：将步骤4中得到的极片进行正极极耳焊接，再将极片放于真空烘箱中60～120℃温度下保温12h，得到正极片；
[0045] 步骤6：将锂片与负极集流体复合，再对其进行裁切焊接负极极耳，得到负极片；
[0046] 步骤7：称取导电剂、粘结剂和溶剂(导电剂、粘结剂和溶剂的质量比为10:1:9)并混合均匀后涂覆于隔膜的一面，烘干、滚压，得到具有单面涂层的隔膜；
[0047] 步骤8：将步骤7中得到的隔膜进行折叠，使带涂层的一面位于内层，并将步骤5中得到的正极片放入隔膜中间，然后将隔膜的两边进行粘合，将正极极耳置于隔膜外，得到隔膜包覆的正极片；再将隔膜包覆的正极片与步骤6得到的负极片进行叠合，得到电芯；
[0048] 步骤9：将步骤8中得到的电芯用铝塑包装膜进行封装后，注液再封装，得到单体电池；
[0049] 步骤10：将步骤9中得到的单体电池进行老化工艺处理，老化温度为65℃，老化时间为12h，之后将老化后的电池进行真空封装，裁边后即得软包锂硫电池。
[0050] 其中，碳材料为KS-6、石墨烯、碳纳米管、碳纤维和多孔碳中的一种或两种以上的混合物；金属氧化物为Mg0.6Ni0.4O和Co3O4中的一种或两种的混合物；导电剂为Super P、KS-6、石墨烯、碳纳米管、碳纤维和多孔碳中的一种或两种以上的混合物；粘结剂为PVDF、PTFE、SBR和CMC中的一种或两种以上的混合物；溶剂为NMP和去离子水中的一种或两种的混合物；
正极集流体为铝箔、带孔铝箔或铝网；负极集流体为铜箔、带孔铜箔或铜网。
正极集流体为铝箔、带孔铝箔或铝网；负极集流体为铜箔、带孔铜箔或铜网。
[0051] 实施例1
[0052] 将2g多孔碳与1g升华硫球磨10h，得固体混合粉末；将固体混合粉末放入水热反应釜，置于真空烘箱中，在170℃下保温5h，反应完成后得到约3g硫/多孔碳复合材料；将硫/多孔碳混合材料其置于球磨罐中，加入Co3O4后球磨300min，得到Co3O4-硫/多孔碳复合材料，其中，Co3O4的加入量为复合材料的2wt％；将Co3O4-硫/多孔碳复合材料，按Co3O4-硫/多孔碳复合材料：Super P：PVDF＝95:2:3(质量比)与适量的NMP混合，常温下搅拌12h，使浆料混合均匀，所得浆料的固含量为40％；然后用涂布机将浆料均匀涂覆于铝箔上，再将涂有浆料的铝箔放于真空烘箱中40℃下烘12h，滚压、裁切后，获得极片；将极片进行正极极耳焊接，再放于真空烘箱中60℃下保温12h，得到正极片；将锂片与铜箔复合，再对其进行裁切焊接负极极耳，得到负极片；将0.5g石墨烯、0.5g碳纳米管与0.1g PVDF、0.9g NMP混合，搅拌12h使浆料混合均匀，然后利用刮涂法将浆料均匀涂覆于隔膜的一面，烘干后多次辊压，得到具有单面涂层的隔膜；将隔膜进行折叠，带涂层的一面位于内层，并将正极片放入隔膜中间，然后将隔膜的两边进行粘合，将正极极耳置于隔膜外，得到隔膜包覆的正极片；将隔膜包覆正极片与负极片进行叠合，得到电芯；将电芯用铝塑包装膜进行封装后，注入0.3g锂硫电解液再封装，得到单体电池；将单体电池进行老化工艺处理，其中老化温度为65℃，老化时间为12h；将老化后的电池进行真空封装，裁边后得到软包电池。
[0053] 实施例2
[0054] 将6g KS-6与1g升华硫球磨5.5h，得到固体混合粉末；将固体混合粉末放入水热反应釜，置于真空烘箱中，在145℃下保温12.5h，反应后得到约7g硫/KS-6复合材料；将硫/KS-6混合材料其置于球磨罐中，加入Mg0.6Ni0.4O后球磨165min，得到Mg0.6Ni0.4O-硫/KS-6复合材料，其中，Mg0.6Ni0.4O的加入量为复合材料的15wt％；将Mg0.6Ni0.4O-硫/KS-6复合材料，按Mg0.6Ni0.4O-硫/KS-6复合材料：(Super P+石墨烯)：(PVDF+PTFE)＝75:18:7(质量比)与适量的NMP和去离子水混合，常温下搅拌12h，使浆料混合均匀，所得浆料的固含量为55％；然后用涂布机将浆料均匀涂覆于铝箔上，再将涂有浆料的铝箔放于真空烘箱中80℃下烘10h，滚压、裁切后，获得极片；将极片进行正极极耳焊接，再将极片放于真空烘箱中60℃下保温
12h，得到正极片；将锂片与带孔铜箔复合，再对其进行裁切焊接负极极耳，得到负极片；将
0.5g KS-6、0.5g碳纤维，0.1g PVDF，0.8g NMP、0.1g去离子水混合后，搅拌12h使浆料混合均匀，然后利用刮涂法将浆料均匀涂覆于隔膜的一面，烘干后多次辊压，得到具有单面涂层的隔膜；将隔膜进行折叠，带涂层的一面位于内层，并将正极片放入隔膜中间，然后将隔膜的两边进行粘合，将正极极耳置于隔膜外，得到隔膜包覆的正极片；将隔膜包覆正极片与负极片进行叠合，得到电芯；将电芯用铝塑包装膜进行封装后，注入0.3g锂硫电解液再封装，得到单体电池；将单体电池进行老化工艺处理，其中老化温度为65℃，老化时间为12h；将老化后的电池进行真空封装，裁边后得到软包电池。
12h，得到正极片；将锂片与带孔铜箔复合，再对其进行裁切焊接负极极耳，得到负极片；将
0.5g KS-6、0.5g碳纤维，0.1g PVDF，0.8g NMP、0.1g去离子水混合后，搅拌12h使浆料混合均匀，然后利用刮涂法将浆料均匀涂覆于隔膜的一面，烘干后多次辊压，得到具有单面涂层的隔膜；将隔膜进行折叠，带涂层的一面位于内层，并将正极片放入隔膜中间，然后将隔膜的两边进行粘合，将正极极耳置于隔膜外，得到隔膜包覆的正极片；将隔膜包覆正极片与负极片进行叠合，得到电芯；将电芯用铝塑包装膜进行封装后，注入0.3g锂硫电解液再封装，得到单体电池；将单体电池进行老化工艺处理，其中老化温度为65℃，老化时间为12h；将老化后的电池进行真空封装，裁边后得到软包电池。
[0055] 实施例3
[0056] 将10g石墨烯-多孔碳与1g升华硫球磨1h，得到固体混合粉末；将固体混合粉末放入水热反应釜，置于真空烘箱中，在120℃下保温20h，反应后得到约11g硫/石墨烯-多孔碳复合材料；将硫/石墨烯-多孔碳混合材料其置于球磨罐中，再加入Mg0.6Ni0.4O和Co3O4后球磨30min，得到Mg0.6Ni0.4O-Co3O4-硫/石墨烯-多孔碳复合材料，其中，Mg0.6Ni0.4O和Co3O4的总加入量为复合材料的30wt％；将Mg0.6Ni0.4O-Co3O4-硫/石墨烯-多孔碳复合材料，按Mg0.6Ni0.4O-Co3O4-硫/石墨烯-多孔碳复合材料：(KS-6+碳纳米管)：(PVDF+SBR)＝55:35:10(质量比)与适量的NMP混合，常温下搅拌12h，使浆料混合均匀，所得浆料的固含量为70％；然后用涂布机将浆料均匀涂覆于带孔铝箔上，放于真空烘箱中120℃下烘2h，滚压、裁切后，获得极片；
将极片进行正极极耳焊接，再放于真空烘箱中60℃下保温12h，得到正极片；将锂片与铜网复合，再对其进行裁切焊接负极极耳，得到负极片；将0.5g多孔碳、0.5g碳纤维，0.05g PTFE、0.05g CMC，0.9g NMP混合后，搅拌12h使浆料混合均匀，然后利用刮涂法将浆料均匀涂覆于隔膜的一面，烘干后多次辊压，得到具有单面涂层的隔膜；将隔膜进行折叠，带涂层的一面位于内层，并将正极片放入隔膜中间，然后将隔膜的两边进行粘合，将正极极耳置于隔膜外，得到隔膜包覆的正极片；将隔膜包覆正极片与负极片进行叠合，得到电芯；将电芯用铝塑包装膜进行封装后，注入0.3g锂硫电解液再封装，得到单体电池；将单体电池进行老化工艺处理，其中老化温度为65℃，老化时间为12h；将老化后的电池进行真空封装，裁边后得到软包电池。
将极片进行正极极耳焊接，再放于真空烘箱中60℃下保温12h，得到正极片；将锂片与铜网复合，再对其进行裁切焊接负极极耳，得到负极片；将0.5g多孔碳、0.5g碳纤维，0.05g PTFE、0.05g CMC，0.9g NMP混合后，搅拌12h使浆料混合均匀，然后利用刮涂法将浆料均匀涂覆于隔膜的一面，烘干后多次辊压，得到具有单面涂层的隔膜；将隔膜进行折叠，带涂层的一面位于内层，并将正极片放入隔膜中间，然后将隔膜的两边进行粘合，将正极极耳置于隔膜外，得到隔膜包覆的正极片；将隔膜包覆正极片与负极片进行叠合，得到电芯；将电芯用铝塑包装膜进行封装后，注入0.3g锂硫电解液再封装，得到单体电池；将单体电池进行老化工艺处理，其中老化温度为65℃，老化时间为12h；将老化后的电池进行真空封装，裁边后得到软包电池。
[0057] 实施例4
[0058] 将4g石墨烯与1g升华硫球磨4h，得到固体混合粉末；将固体混合粉末放入水热反应釜，置于真空烘箱在150℃下保温12h，反应后得到约5g硫/石墨烯混合材料；将硫/石墨烯混合材料其置于球磨罐中，加入Mg0.6Ni0.4O后球磨200min，得到Mg0.6Ni0.4O-硫/石墨烯复合材料，其中，Mg0.6Ni0.4O的加入量为复合材料的8wt％；将Mg0.6Ni0.4O-硫/石墨烯复合材料，按Mg0.6Ni0.4O-硫/石墨烯复合材料：(KS-6+Super P)：PVDF＝70:25:5(质量比)与适量的NMP混合，常温下搅拌12h，使浆料混合均匀，所得浆料的固含量为60％；然后利用涂布机将浆料均匀涂覆于带孔铝箔上，再将涂有浆料的铝箔放于真空烘箱中60℃下烘12h，滚压、裁切后，获得极片；将极片进行正极极耳焊接，再放于真空烘箱中60℃下保温12h，得到正极片；将锂片与带孔铜箔复合，再对其进行裁切焊接负极极耳，得到负极片；将0.5g碳纳米管、0.5g碳纤维，0.1g PTFE，0.8g NMP、0.1g去离子水混合，搅拌12h使浆料混合均匀，然后利用刮涂法将其均匀涂覆于隔膜的一面，烘干后多次辊压，得到具有单面涂层的隔膜；将隔膜进行折叠，带涂层的一面位于内层，并将正极片放入隔膜中间，然后将隔膜的两边进行粘合，将正极极耳置于隔膜外，得到隔膜包覆的正极片；将隔膜包覆正极片与负极片进行叠合，得到电芯；将电芯用铝塑包装膜进行封装后，注入0.3g锂硫电解液再封装，得到单体电池；将单体电池进行老化工艺处理，其中老化温度为65℃，老化时间为12h；将老化后的电池进行真空封装，裁边后得到软包电池。
[0059] 实施例5
[0060] 将8g多孔碳与1g升华硫球磨10h，得到固体混合粉末；将固体混合粉末放入水热反应釜，置于真空烘箱中在150℃下保温12h，反应后得到9g硫/多孔碳混合材料；将硫/多孔碳混合材料其置于球磨罐中，加入Mg0.6Ni0.4O和Co3O4后球磨180min，得到Mg0.6Ni0.4O-Co3O4-硫/石墨烯复合材料，其中，Mg0.6Ni0.4O和Co3O4的总加入量为复合材料的20wt％；将Mg0.6Ni0.4O-Co3O4-硫/石墨烯复合材料，按Mg0.6Ni0.4O-Co3O4-硫/石墨烯复合材料：(石墨烯+多孔碳)：(PVDF+CMC)＝85:15:10(质量比)与适量的NMP混合，常温下搅拌12h，使浆料混合均匀，所得浆料的固含量为48％；然后利用涂布机将浆料均匀涂覆于铝箔上，放于真空烘箱中100℃下烘15h，滚压、裁切后，获得极片；将极片进行正极极耳焊接，再将极片置于真空烘箱120℃下保温12h，得到正极片；将锂片与带孔铜箔复合，再对其进行裁切焊接负极极耳，得到负极片；将1g碳纤维，0.1g PTFE，0.9g NMP混合，搅拌12h使浆料混合均匀，然后利用刮涂法将浆料均匀涂覆于隔膜的一面，烘干后多次辊压，得到具有单面涂层的隔膜；将隔膜进行折叠，带涂层的一面位于内层，并将正极片放入隔膜中间，然后将隔膜的两边进行粘合，将正极极耳置于隔膜外，得到隔膜包覆的正极片；将隔膜包覆正极片与负极片进行叠合，得到电芯；将电芯用铝塑包装膜进行封装后，注入0.3g锂硫电解液再封装，得到单体电池；将单体电池进行老化工艺处理，其中老化温度为65℃，老化时间为12h；将老化后的电池进行真空封装，裁边后得到软包电池。
[0061] 结果分析
[0062] 如图1所示，本发明采用的多孔碳材料的表面均有丰富的纳米级孔道结构，孔径分布相对均匀，其孔径大小约为10nm，孔深入碳颗粒内部，相互贯通，有利于硫的填充和电解液的浸入，且对多硫化锂的扩散有一定抑制作用，从而提高电池的循环稳定性；如图2所示，多孔碳呈疏松多孔结构，孔径较小，存在部分大孔结构，Co3O4的存在可防止硫在充放电过程中发生聚集，降低电荷传递自由程，进而提高电极电导率，并且，Co3O4可以吸附放电中间产生的多硫化物、与硫结合生成CoSx，减缓穿梭效应，进而提高电池性能。
[0063] 如图3所示，本发明采用的Mg0.6Ni0.4O呈圆形颗粒，大小均匀，粒径约40nm；如图4所示，KS-6与升华硫球磨混合均匀经热处理后获得的KS-6/S总体基本为片层状结构，单质硫大部分进入了KS-6的层间，仅有少量的单质硫发生团聚，说明单质硫基本上已经均匀分散于KS-6中，这在一定的程度上可阻碍多硫化物的溶出。
[0064] 如图5所示，a、b依次为现有技术中硫-多孔碳复合材料和硫-石墨烯复合材料为正极材料所制备的软包电池的首次充放电曲线，所用隔膜为无涂层隔膜。其中硫-多孔碳复合材料所制备的电池首次放电比容量为980.2mA·h/g，硫-石墨烯复合材料所制备的电池首次放电比容量为946.4mA·h/g；如图6所示，a、b、c、d、e依次表示本发明实施例1、2、3、4、5在0.1C倍率下的首次充放电对比图(1C＝1675mA/g)。图中的曲线上能够明显的看到锂硫电池放电曲线出现2个放电平台，在2.3V处对应了聚硫离子Sn2-(4≦n≦8)与锂离子相互结合成长链聚硫锂；在2.1V处对应了长链聚硫物分解为短链聚硫物Sn2-(n＜4)直至反应为Li2S2和Li2S沉淀物，曲线形状与锂硫电池充放电原理图保持一致。从图中可以得知本发明实施例
1，2，3，4，5的电池的首次放电比容量分别为1223.4mA·h/g，1550.5mA·h/g，1062.9mA·h/g，1301.9mA·h/g，1335.0mA·h/g，均高于图5中现有两种电池的首次放电比容量。其中本发明实施例2中的电池首次充放电比容量均高于其他四个样品。因此，实施例2为最佳方案。
1，2，3，4，5的电池的首次放电比容量分别为1223.4mA·h/g，1550.5mA·h/g，1062.9mA·h/g，1301.9mA·h/g，1335.0mA·h/g，均高于图5中现有两种电池的首次放电比容量。其中本发明实施例2中的电池首次充放电比容量均高于其他四个样品。因此，实施例2为最佳方案。
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