本發(fā)明涉及一種鋰硫電池負(fù)極的制備方法，具體涉及抑制鋰枝晶生長、高庫倫效率、高比容量的鋰/碳纖維或多孔碳紙/銅箔復(fù)合負(fù)極的制備方法，可作為負(fù)極應(yīng)用于鋰硫電池中，屬于鋰金屬電池
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：鋰離子電池的成功商業(yè)化，使便攜式電子產(chǎn)品和電動(dòng)載運(yùn)車輛有了快速的發(fā)展和長足的進(jìn)步。但隨著科技的發(fā)展，不同行業(yè)對(duì)電池性能提出了更高的要求，傳統(tǒng)的石墨負(fù)極(372mAh/g)已經(jīng)很難滿足新一代高比能電池對(duì)負(fù)極材料的需求。鋰金屬負(fù)極具有高容量(3860mAh/g)、低電勢(shì)(-3.040Vvs標(biāo)準(zhǔn)氫電極)和低的密度(0.53gcm-2)成為了下一代高比能電池發(fā)展的一個(gè)很重要的負(fù)極材料。以金屬鋰為負(fù)極，不但能應(yīng)用于已商業(yè)化的鋰離子電池，而且已經(jīng)成為下一代高比能電池如鋰硫電池(2600wh/kg)、鋰空電池(5210wh/kg)等負(fù)極材料的重要選擇。鋰金屬負(fù)極具備如此優(yōu)異的電化學(xué)性能，卻一直未能商業(yè)化，主要因?yàn)榇嬖谝恍┳璧K其實(shí)際應(yīng)用的障礙。其中主要障礙是充電時(shí)負(fù)極表面鋰不均勻沉積形成鋰枝晶，鋰枝晶可能刺破隔膜導(dǎo)致電池短路，產(chǎn)生燃燒爆炸等潛在危險(xiǎn)；放電時(shí)，鋰枝晶熔斷脫離負(fù)極減少了可循環(huán)充放電時(shí)活性物質(zhì)鋰的有效利用率，降低了負(fù)極的庫倫效率和容量。為了解決鋰金屬負(fù)極面臨的問題，研究人員嘗試了很多方案：1)電解液改性。如電解液添加劑，此類方法旨在調(diào)節(jié)鋰金屬表面膜成分，或者調(diào)控電解液中鋰表面電場(chǎng)以及電荷分布，而達(dá)到緩解鋰枝晶產(chǎn)生的效果。此方法下的鋰沉積，在低電流密度下以及短時(shí)間內(nèi)對(duì)鋰枝晶的產(chǎn)生有緩解效果，但在高電流密度下以及長時(shí)間的鋰沉積下卻很難有效的抑制鋰枝晶，如大多數(shù)添加劑在電池循環(huán)過程中不斷被消耗，影響了長時(shí)間鋰沉積的電化學(xué)穩(wěn)定性。2)采用固體電解質(zhì)或者凝膠電解質(zhì)等。此類電解質(zhì)具備一定的強(qiáng)度，能有效的阻擋鋰枝晶對(duì)隔膜的刺破，但因?yàn)殇囯x子在此類電解質(zhì)中擴(kuò)散較困難，導(dǎo)致電池的功率密度大幅度降低。此外，此類電解質(zhì)制備工藝繁瑣，價(jià)格昂貴。3)鋰片表面包覆改性。如用聚合物對(duì)鋰表面進(jìn)行包覆改性，利用包覆層的物理強(qiáng)度或者化學(xué)特性來緩解鋰枝晶的產(chǎn)生。然而包覆層因其絕緣性以及強(qiáng)度有限，此類方法在高電流密度下以及長時(shí)間的鋰沉積下依然很難有效的抑制鋰枝晶的產(chǎn)生。4)采用鋰復(fù)合負(fù)極。鋰復(fù)合負(fù)極的研究在近年來逐漸成為熱點(diǎn)。近年來有研究小組嘗試將鋰金屬熔化成液體后與三維多孔纖維復(fù)合制備含鋰負(fù)極，此負(fù)極能有效的抑制鋰枝晶的產(chǎn)生，降低電池的極化電位，同時(shí)可在0°-180°內(nèi)進(jìn)行彎折，但在彎折過程中電化學(xué)性能損失率最高達(dá)到50％。此外，復(fù)合負(fù)極采用鋰金屬熔融工藝，不但需要惰性氣氛等苛刻的條件，而且大多數(shù)纖維與液態(tài)鋰相容性太差，很難制備出均一的復(fù)合負(fù)極，同時(shí)因?yàn)閺?fù)合負(fù)極中大塊鋰金屬的存在，電極的柔性還遠(yuǎn)未達(dá)到工業(yè)上卷繞的要求。有研究小組利用化學(xué)方法在銅箔表面沉積多孔的微米級(jí)纖維銅，此沉積基底提高了鋰金屬負(fù)極的循環(huán)穩(wěn)定性，在與鋰片組成的半電池中，庫倫效率能達(dá)到97％，但由于銅的高密度性質(zhì)，此沉積基底的微米銅纖維勢(shì)必會(huì)大幅度增加沉積基底的質(zhì)量，同時(shí)此沉積基底制備工藝繁瑣，價(jià)格昂貴。因此，有待研究發(fā)展具有抑制枝晶生長、高庫倫效率、高比容量的鋰金屬復(fù)合負(fù)極及其工業(yè)化的制備方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是在于提供一種具備柔性、可輕松卷繞、且抑制枝晶生長、高庫倫效率和高比容量的鋰/碳纖維或多孔碳紙/銅箔復(fù)合負(fù)極的制備方法，該方法操作簡單、低成本，滿足工業(yè)生產(chǎn)要求。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種用于鋰硫電池的鋰/碳纖維或多孔碳紙/銅箔復(fù)合負(fù)極的制備方法，該方法是將碳纖維與導(dǎo)電碳、粘結(jié)劑通過涂布法制備碳纖維/銅箔負(fù)極，所述碳纖維/銅箔負(fù)極通過電化學(xué)方法嵌入和沉積鋰，得到鋰/碳纖維/銅箔復(fù)合負(fù)極；或者，將銅箔和多孔碳紙疊合制備多孔碳紙/銅箔負(fù)極，所述多孔碳紙/銅箔負(fù)極通過電化學(xué)方法嵌入和沉積鋰，得到鋰/多孔碳紙/銅箔復(fù)合負(fù)極。本發(fā)明的技術(shù)方案，利用粘結(jié)劑將碳纖維和導(dǎo)電碳涂覆在銅箔上，通過烘干制得的碳纖維/銅箔負(fù)極，由于導(dǎo)電碳能與碳纖維交織搭接成一個(gè)具有高孔隙度的負(fù)極(孔隙率為20％～99％、孔徑為1微米～5000微米)，極片內(nèi)部嵌鋰和沉鋰比容量大，將碳纖維/銅箔負(fù)極電化學(xué)嵌入和沉積鋰，即得到鋰/碳纖維/銅箔復(fù)合電極。制備的鋰/碳纖維/銅箔復(fù)合電極能夠有效抑制鋰枝晶，表現(xiàn)出高庫倫效率、高比容量的電化學(xué)性能。本發(fā)明的技術(shù)方案，也可以采用銅箔和多孔碳紙疊合后再通過電化學(xué)方法嵌入或沉積鋰，充分利用多孔碳紙的多孔結(jié)構(gòu)及大的比表面積，嵌鋰與沉鋰比容量大，制備的鋰/多孔碳紙/銅箔復(fù)合電極，能夠有效抑制鋰枝晶，表現(xiàn)出高庫倫效率、高比容量的電化學(xué)性能。優(yōu)選的方案，所述碳纖維/銅箔負(fù)極中各活性組分的質(zhì)量百分比含量為：粘結(jié)劑1％～20％；碳纖維5％～99％；導(dǎo)電碳0％～90％。較優(yōu)選的方案，所述碳纖維直徑為0.5μm～50μm、長度為1μm～5000μm；所述碳纖維包括生物質(zhì)裂解碳纖維(如碳化棉花纖維等)、有機(jī)物裂解碳纖維(如瀝青、聚酰亞胺等)、化學(xué)氣相沉積碳纖維中至少一種。較優(yōu)選的方案，所述粘結(jié)劑包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯酸鈉(PAANA)、聚四氟乙烯(PTFE)、羧甲基纖維素鈉(CMC)、海藻酸鈉(SA)、聚乙烯醇(PVA)中至少一種。較優(yōu)選的方案，所述導(dǎo)電碳包括乙炔黑、導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨、科琴黑、碳納米管、硬碳中至少一種。較優(yōu)選的方案，所述導(dǎo)電碳形貌主要為直徑在1微米～100微米范圍內(nèi)的顆粒。較優(yōu)選的方案，所述碳纖維/銅箔負(fù)極中銅箔表面物質(zhì)的孔隙率為20％～99％、孔徑為1微米～5000微米、厚度為50微米～1000微米。較優(yōu)選的方案，以所述碳纖維/銅箔負(fù)極為工作電極，鋰片為對(duì)電極，采用醚類電解液，通入恒電流，對(duì)所述工作電極進(jìn)行嵌入和沉積鋰，得到鋰/碳纖維/銅箔復(fù)合負(fù)極；或者，以所述碳纖維/銅箔負(fù)極為工作電極，與鋰硫正極、鋰箔、隔膜和電解液組裝成電池，所述鋰箔夾在所述工作電極與隔膜之間，將所述電池進(jìn)行一次放電和充電操作，對(duì)所述工作電極進(jìn)行嵌入和沉積鋰，得到鋰/碳纖維/銅箔復(fù)合負(fù)極；或者，以多孔碳紙/銅箔負(fù)極為工作電極，鋰片為對(duì)電極，采用醚類電解液，通入恒電流，對(duì)所述工作電極進(jìn)行嵌入和沉積鋰，得到鋰/多孔碳紙/銅箔復(fù)合負(fù)極；或者，以多孔碳紙/銅箔負(fù)極為工作電極，與鋰硫正極、鋰箔、隔膜和電解液組裝成電池，所述鋰箔夾在所述工作電極與隔膜之間或夾在所述工作電極的多孔碳紙與銅箔之間，將所述電池進(jìn)行一次放電和充電操作，對(duì)所述工作電極進(jìn)行嵌入和沉積鋰，得到鋰/多孔碳紙/銅箔復(fù)合負(fù)極。較優(yōu)選的方案，所述多孔碳紙包括泡沫碳紙或多孔碳纖維紙；所述多孔碳紙的孔隙率為20％～99％、孔徑為10納米～5000微米。優(yōu)選的方案，所述碳纖維/銅箔負(fù)極或者多孔碳紙/銅箔負(fù)極通過電化學(xué)方法嵌入和沉積鋰的過程中使用的醚類電解液包括鋰鹽溶質(zhì)、溶劑和添加劑；其中，鋰鹽溶質(zhì)由雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰和/或雙(氟代磺酰)亞胺鋰組成，鋰鹽溶質(zhì)在醚類電解液中的濃度為0.5～5M；溶劑由乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊烷按體積比(0.5～2):1組成；添加劑由硝酸鋰、硝酸鉀、硝酸銣、硝酸銫中至少一種組成，添加劑在醚類電解液中的濃度為0.01mol/L～0.4mol/L。本發(fā)明所述的碳纖維/銅箔負(fù)極或多孔碳紙/銅箔負(fù)極在化學(xué)方法嵌入和沉積鋰的過程中充放電電流密度為0.1mA/cm2～4mA/cm2。本發(fā)明所述的鋰/碳纖維或多孔碳紙/銅箔復(fù)合負(fù)極，可作為負(fù)極應(yīng)用于鋰硫電池中。相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案帶來的有益效果：1)本發(fā)明的鋰/碳纖維或多孔碳紙/銅箔負(fù)極因具有高比表面積、高孔隙率以及長程導(dǎo)電等特點(diǎn)，其嵌入和沉積鋰的比容量大，且該復(fù)合負(fù)極在鋰硫電池中能夠有效抑制鋰枝晶，表現(xiàn)出高庫倫效率、高比容量的電化學(xué)性能。2)本發(fā)明制備的鋰/碳纖維或多孔碳紙/銅箔負(fù)極，在與無添加劑的電解液中進(jìn)行鋰離子的沉積和溶解，電流密度為0.1mA/cm2～4mA/cm2，負(fù)極比容量能達(dá)到2000mAh/g以上，電極片的面積比容量在4mAh/cm2～10mAh/cm2；充放電循環(huán)周期在50次以上，庫倫效率能達(dá)到95％以上。當(dāng)電解液中添加適量的添加劑后，庫倫效率能達(dá)到99％以上；鋰/碳纖維或多孔碳紙/銅箔復(fù)合負(fù)極與硫碳正極配對(duì)組裝為鋰硫電池，50次循環(huán)后，與單獨(dú)的鋰片負(fù)極相比，復(fù)合負(fù)極能將電池的容量損失率從35％降低到25％。3)本發(fā)明的鋰/碳纖維或多孔碳紙/銅箔負(fù)極具有柔性，可以任意蜷曲，且彎折過程中電化學(xué)性能損失率低，有利于加工成型，滿足制備多種形狀的鋰硫電池。4)本發(fā)明的鋰/碳纖維或多孔碳紙/銅箔負(fù)極的制備流程簡單，與現(xiàn)行鋰離子電池碳負(fù)極相近，可利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，成本較低。附圖說明【圖1】為本發(fā)明制備的碳化棉花碳纖維/銅箔負(fù)極在半電池中充放電的庫倫效率以及充放電平臺(tái)?！緢D2】為本發(fā)明制備的碳?xì)?銅箔負(fù)極在半電池中充放電的庫倫效率?！緢D3】為本發(fā)明制備的聚酰亞胺碳化碳纖維/銅箔負(fù)極在半電池中充放電的庫倫效率?！緢D4】為比對(duì)試驗(yàn)空白銅箔與活性炭YP50F/銅箔、石墨/銅箔負(fù)極在半電池中充放電的庫倫效率。具體實(shí)施方式下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局限于以下實(shí)施例。實(shí)施例1將厚度為9mm的棉花用平整光滑的石墨板夾住，施加一定的壓力，讓棉花保持一定的致密性，放入氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下的管式爐1000℃煅燒6h取出，利用剪刀將其剪碎。剪碎后的碳化棉花與粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(PVDF)按9:1的比例混合，攪拌10h至均勻，然后利用刮刀將其涂覆在銅箔上，80℃真空干燥。干燥后，將涂覆后的負(fù)極沖切成直徑為18mm的小圓片，將其放入到紐扣電池電極殼上，對(duì)電極為鋰片，電解液采用1MLiTFSI/DME:DOL(1:1v/v)，隔膜為Cegard2340，組裝成半電池。此半電池在1mA/cm2恒電流密度下進(jìn)行充放電，先讓已制備好的負(fù)極嵌鋰，電池電壓達(dá)到0V后，再進(jìn)行一定時(shí)間的恒電流鋰離子沉積。循環(huán)50次后，負(fù)極無明顯鋰枝晶出現(xiàn)，庫倫效率保持在94％左右。同時(shí)電解液采用1MLiTFSI/DME:DOL(1:1v/v)，0.2MKNO3為添加劑時(shí)，半電池的庫倫效率達(dá)到99％以上，鋰沉積量質(zhì)量比容量達(dá)到2600mAh/g，面積比容量達(dá)到7mAh/cm2。實(shí)施例2取一定量商業(yè)化碳?xì)?，用剪刀將其剪碎。剪碎后的碳?xì)峙c粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(PVDF)按9:1的質(zhì)量比例混合，攪拌10h至均勻，然后利用刮刀將其涂覆在銅箔上，80℃真空干燥。干燥后，將涂覆后的負(fù)極沖切成直徑為18mm的小圓片，將其放入到紐扣電池電極殼上，對(duì)電極為鋰片，電解液采用1MLiTFSI/DME:DOL(1:1v/v)，隔膜為Cegard2340，組裝成半電池。此半電池在1mA/cm2恒電流密度下進(jìn)行充放電，先讓已制備好的負(fù)極嵌鋰，電池電壓達(dá)到0V后，再進(jìn)行一定時(shí)間的恒電流鋰離子沉積。循環(huán)50次后，負(fù)極無明顯鋰枝晶出現(xiàn)，庫倫效率保持在94％左右。鋰沉積量質(zhì)量比容量達(dá)到1100mAh/g，面積比容量達(dá)到4mAh/cm2。實(shí)施例3取一定量商業(yè)化聚酰亞胺碳化碳纖維，用剪刀將其剪碎。剪碎后的碳纖維與硬碳、粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(PVDF)按6:3:1的質(zhì)量比例混合，攪拌10h至均勻，然后利用刮刀將其涂覆在銅箔上，80℃真空干燥。干燥后，將涂覆后的負(fù)極沖切成直徑為18mm的小圓片，將其放入到紐扣電池電極殼上，對(duì)電極為鋰片，電解液采用1MLiTFSI/DME:DOL(1:1v/v)，隔膜為Cegard2340，組裝成半電池。此半電池在1mA/cm2恒電流密度下進(jìn)行充放電，先讓已制備好的負(fù)極嵌鋰，電池電壓達(dá)到0V后，再進(jìn)行一定時(shí)間的恒電流鋰離子沉積。循環(huán)50次后，負(fù)極無明顯鋰枝晶出現(xiàn)，庫倫效率保持在92％左右。鋰沉積量質(zhì)量比容量達(dá)到900mAh/g，面積比容量達(dá)到3.5mAh/cm2。實(shí)施例4采用實(shí)施例1中剪碎的碳化棉花碳纖維，將碳化棉花碳纖維、導(dǎo)電碳、聚偏氟乙烯按7:2:1的比例均勻混合涂在銅箔上烘干制得負(fù)極，其中導(dǎo)電碳分別為乙炔黑、導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨、科琴黑。此四種負(fù)極分別與鋰片構(gòu)成半電池進(jìn)行測(cè)試，電解液是1MLiTFSI/DME:DOL(1:1v/v)，電流密度為1mA/cm2。測(cè)試結(jié)果表明，在循環(huán)過程中，四種不同負(fù)極構(gòu)成的半電池，在50圈內(nèi)庫倫效率都在96％以上，無明顯枝晶產(chǎn)生。實(shí)施例5采用不同長度商業(yè)化的碳纖維，長度分別為50微米、270微米、1000微米，將碳纖維、乙炔黑、聚偏氟乙烯按5:4:1的比例均勻混合涂在銅箔上烘干制得負(fù)極，此三種負(fù)極分別與鋰片構(gòu)成半電池進(jìn)行測(cè)試，電解液是1MLiTFSI/DME:DOL(1:1v/v)，電流密度為1mA/cm2。測(cè)試結(jié)果表明，在循環(huán)過程中，三種不同負(fù)極構(gòu)成的半電池，在50圈內(nèi)庫倫效率都在97％以上，無明顯枝晶產(chǎn)生。實(shí)施例6采用不同直徑商業(yè)化的碳纖維，直徑分別為3微米、7微米、10微米，將碳纖維、乙炔黑、聚偏氟乙烯按8:1:1的比例均勻混合涂在銅箔上烘干制得負(fù)極，此三種負(fù)極分別與鋰片構(gòu)成半電池進(jìn)行測(cè)試，電解液是1MLiTFSI/DME:DOL(1:1v/v)，電流密度為1mA/cm2。測(cè)試結(jié)果表明，在循環(huán)過程中，三種不同負(fù)極構(gòu)成的半電池，在50圈內(nèi)庫倫效率都在95％以上，無明顯枝晶產(chǎn)生。實(shí)施例7采用實(shí)施例1中碳纖維/銅箔負(fù)極的制備方法，通過控制涂覆時(shí)對(duì)漿料厚度的控制，分別制備出厚度為100微米、300微米、500微米的碳纖維/銅箔負(fù)極，此三種負(fù)極分別與鋰片組裝為半電池進(jìn)行測(cè)試，電解液是1MLiTFSI/DME:DOL(1:1v/v)，電流密度為1mA/cm2。測(cè)試結(jié)果表明，在循環(huán)過程中，三種不同負(fù)極構(gòu)成的半電池，在50圈內(nèi)庫倫效率都在96％以上，無明顯枝晶產(chǎn)生。實(shí)施例8采用實(shí)施例2中碳?xì)痔祭w維/銅箔負(fù)極的制備方法，制備出孔隙率為92％的碳纖維/銅箔負(fù)極。為了制備鋰/碳纖維/銅箔復(fù)合負(fù)極，在碳纖維/銅箔負(fù)極表面放置厚度為0.1mm的鋰箔，構(gòu)成鋰/碳纖維/銅箔復(fù)合負(fù)極，對(duì)電極采用不銹鋼片，電解液是1MLiTFSI/DME:DOL(1:1v/v)，電流密度為1mA/cm2。測(cè)試方法為：首先將負(fù)極的鋰全部脫出沉積到正極的不銹鋼片上，然后在一定時(shí)間內(nèi)將正極的鋰按照一定的量沉積到負(fù)極，沉積到負(fù)極的鋰面積比容量為4mAh/cm2。測(cè)試結(jié)果表明，在循環(huán)過程中，所制備的鋰/碳纖維復(fù)合負(fù)極與不銹鋼片構(gòu)成的半電池，在50圈內(nèi)庫倫效率都在96％以上，無明顯枝晶產(chǎn)生。實(shí)施例9將剪碎的碳?xì)痔祭w維與乙炔黑、不同的粘結(jié)劑按照不同的比例制備出碳纖維/銅箔負(fù)極，粘結(jié)劑的種類以及比例如表1。將制備的碳纖維/銅箔負(fù)極分別與鋰片構(gòu)成半電池進(jìn)行測(cè)試，電解液是1MLiTFSI/DME:DOL(1:1v/v)，電流密度為1mA/cm2，沉積的面積比容量為4mAh/cm2。測(cè)試結(jié)果表明，在循環(huán)過程中，不同種類以及不同比例粘結(jié)劑與碳纖維所制備的碳纖維/銅箔負(fù)極與鋰片構(gòu)成的半電池，在50圈內(nèi)庫倫效率都在95％以上(表1)，無明顯枝晶產(chǎn)生。表1為本發(fā)明制備的碳纖維/銅箔負(fù)極中粘結(jié)劑的種類以及比例實(shí)施例10采用實(shí)施例4中所制備出得碳纖維/銅箔負(fù)極，導(dǎo)電碳采用碳黑，在與鋰片構(gòu)成的半電池中，采用不同種類和不同濃度的電解液以及不同比例的溶劑(表2)，半電池的電流密度為1mA/cm2，沉積的面積比容量為4mAh/cm2。測(cè)試結(jié)果表明，在循環(huán)過程中，采用不同種類和不同濃度的電解液以及不同比例的溶劑，半電池在50圈內(nèi)庫倫效率都在97％以上(表2)，無明顯枝晶產(chǎn)生。表2本發(fā)明制備的負(fù)極所使用的電解液種類鋰鹽名稱鋰鹽濃度溶劑的比例半電池的50圈內(nèi)庫倫效率LiTFSI0.5MDME:DOL＝1:197％LiTFSI2MDME:DOL＝1:198％LiTFSI5MDME:DOL＝1:199％LiFSI1MDME:DOL＝1:197％LiTFSI2MDME:DOL＝1:297％LiTFSI2MDME:DOL＝2:197％實(shí)施例11采用實(shí)施例2中制備的碳纖維/銅箔負(fù)極，通過電化學(xué)沉積鋰，制備成鋰/碳纖維/銅箔復(fù)合負(fù)極，作為鋰硫電池的負(fù)極；而正極由硫碳復(fù)合物和炭黑、PVDF粘結(jié)劑按7:2:1的質(zhì)量比制備成漿料，涂覆在鋁箔上，烘干得到鋰硫電池正極，電池的電流密度為100mA/g，電解液采用1MLiTFSI/DME:DOL(1:1v/v)，0.2MKNO3作為電解液添加劑，隔膜為Cegard2340。測(cè)試結(jié)果表明，在50次循環(huán)后，負(fù)極無明顯枝晶產(chǎn)生，電池的容量損失率為25％。實(shí)施例12采用厚度為1mm、孔隙率為95％、孔徑為27微米的泡沫碳，將泡沫碳與銅箔疊合，在泡沫碳與隔膜之間夾鋰箔，來構(gòu)成鋰/泡沫碳/銅箔復(fù)合負(fù)極。對(duì)電極采用不銹鋼片，電解液是1MLiTFSI/DME:DOL(1:1v/v)，電流密度為1mA/cm2。測(cè)試方法為：首先將負(fù)極的鋰全部脫出沉積到正極的不銹鋼片上，然后在一定時(shí)間內(nèi)將正極的鋰按照一定的量沉積到負(fù)極，沉積到負(fù)極的鋰面積比容量為4mAh/cm2。測(cè)試結(jié)果表明，在循環(huán)過程中，鋰/泡沫碳/銅箔與不銹鋼片構(gòu)成的半電池，在100圈內(nèi)庫倫效率都在96％以上，無明顯枝晶產(chǎn)生。實(shí)施例13采用厚度為1mm、孔隙率為95％、孔徑為27微米的泡沫碳，將泡沫碳與銅箔疊合，得到泡沫碳/銅箔復(fù)合負(fù)極，然后通過電化學(xué)嵌入和沉積制備得到鋰/泡沫碳/銅箔復(fù)合電極，來作為鋰硫電池負(fù)極。而正極由硫碳復(fù)合物和炭黑、PVDF粘結(jié)劑按7:2:1的質(zhì)量比制備成漿料，涂覆在鋁箔上，烘干得到鋰硫電池正極，電池的電流密度為100mA/g，電解液采用1MLiTFSI/DME:DOL(1:1v/v)，0.2MLiNO3作為電解液添加劑，隔膜為Cegard2340。測(cè)試結(jié)果表明，在50次循環(huán)后，負(fù)極無明顯枝晶產(chǎn)生，電池的容量損失率為23％。實(shí)施例14采用厚度為0.5mm的多孔碳纖維紙，將1層多孔碳纖維紙與銅箔疊合，在多孔碳纖維紙與銅箔之間夾鋰箔，來構(gòu)成鋰/碳纖維紙/銅箔復(fù)合負(fù)極。與鋰片為對(duì)電極構(gòu)成半電池，電解液是1MLiTFSI/DME:DOL(1:1v/v)，電流密度為1mA/cm2。測(cè)試結(jié)果表明，在循環(huán)過程中，鋰/碳纖維紙/銅箔與鋰片構(gòu)成的半電池，在80圈內(nèi)庫倫效率都在94％以上，無明顯枝晶產(chǎn)生。對(duì)比實(shí)施例1將厚度為9mm銅箔作為鋰沉積基底，利用切片機(jī)切出直徑為18mm的圓形極片，將其放入到紐扣電池2032的正極殼上作為鋰離子沉積基底，電解液采用1MLiTFSI/DME:DOL(1:1v/v)，隔膜為Cegard2340，對(duì)電極為鋰片。當(dāng)鋰沉積電流為1mA/cm2，面積比容量為1mAh/cm2，半電池的庫倫效率從一開始便出現(xiàn)不穩(wěn)定，庫倫效率僅在60％左右。對(duì)比實(shí)施例2將活性炭YP50F與商業(yè)化石墨負(fù)極分別與聚偏氟乙烯(PVDF)按9:1的質(zhì)量比混合，N-甲基吡咯烷酮(NMP)作為溶劑，銅片作為集流體，利用刮刀將其涂覆在銅箔上制備負(fù)極極片，烘干取出，利用切片機(jī)制備出直徑為18mm的圓形極片。將其放入到紐扣電池2032的正極殼上作為鋰離子嵌入和沉積基底，電解液采用1MLiTFSI/DME:DOL(1:1v/v)，隔膜為Cegard2340，鋰片為對(duì)電極。此半電池在1mA/cm2恒電流密度下進(jìn)行充放電，先讓活性炭極片嵌鋰，電池電壓下降到到0V后，在進(jìn)行一定時(shí)間的恒電流鋰離子沉積?；钚蕴控?fù)極鋰沉積量質(zhì)量比容量達(dá)到1000mAh/g，面積比容量達(dá)到4mAh/cm2，循環(huán)次數(shù)30次內(nèi)，庫倫效率保持在89％左右，但在30次循環(huán)后庫倫效率開始不穩(wěn)定，僅保持在80％左右。而商業(yè)化石墨負(fù)極當(dāng)鋰沉積質(zhì)量比容量達(dá)到1000mAh/g時(shí)，前10次循環(huán)中半電池庫倫效率僅保持在80％以下，而在測(cè)試的后期也僅保持在80％左右。對(duì)比實(shí)施例3鋰片作為鋰硫電池的負(fù)極；而正極由硫碳復(fù)合物和炭黑、PVDF粘結(jié)劑按7:2:1的質(zhì)量比制備成漿料，涂覆在鋁箔上，烘干得到鋰硫電池正極，電池的電流密度為100mA/g，電解液采用1MLiTFSI/DME:DOL(1:1v/v)，0.2MKNO3作為電解液添加劑，隔膜為Cegard2340。測(cè)試結(jié)果表明，在50此循環(huán)后，負(fù)極有枝晶產(chǎn)生，電池的容量損失率為35％。當(dāng)前第1頁1 2 3