液；其中，葡萄糖和尿素的摩爾比為1: 1，尿素和水的摩爾比為1: 10，
[0080]將溶液在90°C下聚合30min，形成尿素-葡萄糖樹脂，加入芮城華納納米材料有限公司生產(chǎn)的，粒徑為15?40nm的親水性納米CaCO3和實施例二中制備的納米猛酸鋰，攪拌均勻后形成懸濁液；其中尿素-葡萄糖樹脂，碳酸鈣和錳酸鋰的質(zhì)量比為1:1:0.3;將懸濁液噴霧干燥后，在流動N2保護(hù)下置于管式爐中，分別在200°C，700°C下加熱2小時和4小時，碳化產(chǎn)物依次用5wt%濃度的鹽酸、去離子水洗滌，再120°C下恒溫干燥4小時后，得到錳酸鋰修飾含氮大孔碳；
[0081]將單質(zhì)硫與上述錳酸鋰修飾含氮大孔碳按質(zhì)量比為7: 3機(jī)械混合均勻，置于316不銹鋼材質(zhì)的反應(yīng)器內(nèi)，然后將反應(yīng)器抽真空后加熱至80°C，反應(yīng)10小時后完成硫的擔(dān)載，再將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至25°C，即制得正極材料。
[0082]將上述正極材料(1.4g)，與乙炔黑和粘結(jié)劑按質(zhì)量比70: 15: 15混合，研磨均勻后取2g加入作為分散劑的N-甲基吡咯烷酮(NMP:2g)，然后調(diào)制成糊狀后取ImL涂敷到帶引線，長寬為2.9x1.9cm的鋁膜上并陰干；在10Kg cm_2的壓力下壓制成型，即得到正極；所述粘結(jié)劑為實施例六中得到的PEO改性Li+-Naf1n樹脂；乙炔黑為市售寧夏貝利特化工有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。
[0083]將上述正極置于底部，正極基材鋁膜有引線引出；實施例九中經(jīng)電解液浸漬處理的改性聚丙烯復(fù)合隔膜1-4 (長寬為3x2cm)置于正極材料之上；將長寬為2.9x1.9cm、厚0.2mm的鋰金屬片1-3置于隔膜之上；在鋰金屬片1_3上墊上長寬為2.9x1.9cm、厚1mm、空隙率為98%的泡沫鎳片1-2后，形成電芯；鎳質(zhì)引線通過點焊從泡沫鎳片1-2上引出。將電芯裝入市販鋁塑軟包裝袋1-0中，正負(fù)極引線超出袋口，加熱真空密封袋口，得到軟包裝鋰硫電池。電池組裝圖如圖1所示。充放電曲線如圖2所示，其中2-1為其充電曲線，2-2為其放電曲線，充放電電流為0.8A。
[0084]最后，需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有很多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容中直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.用于鋰硫電池正極材料的錳酸鋰修飾含氮大孔碳的制備方法，其特征在于，包括下述步驟: (1)取尿素和水溶性的單糖或多糖加入去離子水中，混合均勻后形成溶液；其中，尿素:水溶性單糖或多糖:水的摩爾比為1:1: 10 ; (2)將溶液在90°C下聚合30min，形成尿素-糖樹脂，加入親水納米碳酸鈣和納米錳酸鋰，攪拌均勻后形成懸濁液；其中尿素-糖樹脂:碳酸鈣:錳酸鋰的質(zhì)量比為1:1: 0.1?0.5 ;將懸濁液噴霧干燥后，在流動N2保護(hù)下置于管式爐中，分別在200°C、700°C下加熱2小時和4小時，碳化產(chǎn)物依次用5wt%濃度的鹽酸和去離子水洗滌，在120°C下恒溫干燥4小時后，得到錳酸鋰修飾含氮大孔碳； 所述納米錳酸鋰通過下述方式制備獲得:稱取2.4g—水合氫氧化鋰和57.4g六水合硝酸錳，溶解于10mL去離子水中；加入1g分子量為1000g moΓ1的聚乙二醇，攪拌溶解后噴霧干燥；在700°C下煅燒4小時，100rpm球磨粉碎2小時，得到納米錳酸鋰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述水溶性的單糖是葡萄糖，水溶性的多糖是蔗糖、可溶性淀粉或可溶性纖維素。
3.利用權(quán)利要求1所述錳酸鋰修飾含氮大孔碳制備鋰硫電池正極材料的方法，其特征在于，包括下述步驟: 將單質(zhì)硫與錳酸鋰修飾含氮大孔碳按質(zhì)量比為7: 3以機(jī)械混合均勻，置于316不銹鋼材質(zhì)的反應(yīng)器內(nèi)，然后將反應(yīng)器抽真空后加熱至80°C，反應(yīng)5?10小時實現(xiàn)硫的擔(dān)載，再將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至10?30°C，得到正極材料。
4.利用權(quán)利要求3所述正極材料制備的鋰硫電池，包括隔膜、正極、負(fù)極和電解液；其特征在于，所述正極和負(fù)極分別設(shè)置在隔膜兩側(cè)形成三明治結(jié)構(gòu)，且正極和負(fù)極的電極材料側(cè)朝向隔膜； 所述負(fù)極為鋰金屬片； 所述正極通過下述方式制備獲得: 將1.4g正極材料與乙炔黑、粘結(jié)劑按質(zhì)量比70: 15: 15混合，研磨均勻后取2g加入至2g N-甲基吡咯烷酮中，調(diào)制成糊狀后取ImL涂敷到帶引線、長寬為2.9x1.9cm的鋁膜上并陰干；在10Kg cm_2的壓力下壓制成型，得到以鋁膜為電極基材的正極； 所述粘結(jié)劑通過下述方式制備獲得: 取1g L1H加入至10mL的20wt%*氟磺酸樹脂溶液中，攪拌30分鐘后，離心分離掉過剩的L1H，得到Li+型全氟磺酸樹脂溶液；取Li +型全氟磺酸樹脂溶液100mL，加入2g分子量為500，000g/mol聚氧化乙烯和50mL去離子水，攪拌I小時，得到PEO改性Li+型全氟磺酸樹脂溶液；噴霧干燥后，得到PEO改性Li+型全氟磺酸樹脂粉末，作為粘結(jié)劑； 所述隔膜通過下述方式制備獲得: 60°C下，將0.07g PEO改性Li+型全氟磺酸樹脂粉末溶于2g N-甲基吡咯烷酮中；再加入0.07g乙炔黑攪拌均勻，取Iml滴到長寬為3x2cm的微孔聚丙烯隔膜上，60°C下真空干燥12小時；然后再在另一面滴加lml，60°C下真空干燥12小時，得到改性聚丙烯復(fù)合隔膜，作為鋰硫電池的隔膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰硫電池，其特征在于，該鋰硫電池的制備過程包括: (一)配制電解液，將改性聚丙烯復(fù)合隔膜在電解液中浸泡24小時； 電解液以Li [CF3SO2)2N]為溶質(zhì)，二氧戊環(huán)和乙二醇甲醚的混合物為溶劑，二氧戊環(huán)和乙二醇甲醚的體積比為1:1，一升電解液中含一摩爾Li [CF3SO2)2N]; (二)裝配鋰硫電池 (1)將正極置于底部，有引線自作為電極基材的鋁膜引出； (2)將浸泡后的改性聚丙烯復(fù)合隔膜置于正極材料之上； (3)將長寬為2.9x1.9cm、厚0.2mm的鋰金屬片置于隔膜之上； (4)在鋰金屬片上墊上長寬為2.9x1.9cm、厚1mm、空隙率為98%的帶引線泡沫鎳片，形成電芯；鎳質(zhì)引線通過點焊從泡沫鎳片上引出； (5)將電芯裝入鋁塑軟包裝袋中，正負(fù)極引線超出袋口，加熱真空密封袋口，得到軟包裝鋰硫電池。
【專利摘要】本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，旨在提供一種高安全性的軟包裝鋰硫電池及其正極材料。該鋰硫電池，其正極和負(fù)極分別設(shè)置在隔膜兩側(cè)形成三明治結(jié)構(gòu)，且正極和負(fù)極的電極材料側(cè)朝向隔膜；負(fù)極為鋰金屬片；正極的制備：將正極材料與乙炔黑、粘結(jié)劑混合、研磨均勻后加入至N-甲基吡咯烷酮中，調(diào)制成糊狀后涂敷到鋁膜上陰干；壓制成型得到正極。本發(fā)明大大提高了鋰硫電池的使用安全性，有助于提高錳酸鋰的使用效率，鋰硫電池的速度容量和性能穩(wěn)定性有了極大的提高。所使用的活性物質(zhì)來源豐富，成本低廉，無污染，易制備。電極材料成本低廉，制備工藝簡單、易行，有利于大規(guī)模生產(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類】H01M10-052, H01M10-42, H01M4-66, H01M10-058
【公開號】CN104600349
【申請?zhí)枴緾N201510027488
【發(fā)明人】李洲鵬, 金黎明, 林啟睿, 路暢, 劉賓虹
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月20日