一種基于共聚物納米纖維陣列的復(fù)合電極和包括該復(fù)合電極的二次鋁硫電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于電化學(xué)和新能源產(chǎn)品領(lǐng)域，涉及一種基于共聚物納米纖維陣列的 復(fù)合電極及其在二次鉛硫電池中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子和通訊設(shè)備、電動(dòng)汽車、風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電等新電源的快速發(fā)展，人類 對(duì)配套電源的電池性能需求越來(lái)越高，迫切需要開發(fā)動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池。W鉛和硫構(gòu)成 的二次電池是一種資源豐富、無(wú)污染、價(jià)格低廉、能量密度高、使用安全的儲(chǔ)能體系，是二次 電池的代表和方向。
[0003] 硫的電絕緣性導(dǎo)致硫正極活性物質(zhì)的利用率低，而且二次鉛硫電池充放電反應(yīng)所 產(chǎn)生的小分子硫基化合物中間產(chǎn)物易溶解于電解液，從而造成活性物質(zhì)的不可逆損失和容 量衰減，致使電池的自放電率高，循環(huán)壽命短，影響了其大規(guī)模應(yīng)用。
[0004] 為了克服單質(zhì)硫存在的缺陷，將單質(zhì)硫負(fù)載到具有高比表面積、良好導(dǎo)電性和穩(wěn) 定性的導(dǎo)電聚合物材料中是常用的解決方法之一，常用的導(dǎo)電聚合物包括聚苯胺、聚化咯、 聚喔吩、聚丙帰膳等，通常和碳材料、硫復(fù)合形成正極材料，采用原位聚合的方式制備，起到 提高正極材料穩(wěn)定性、導(dǎo)電性、比容量的作用，同時(shí)還可抑制硫的烙失，提高循環(huán)性能。導(dǎo)電 共聚物相較于單一聚合物而言，單體中共輛n鍵增加，導(dǎo)電性和穩(wěn)定性更為優(yōu)異。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引（一）發(fā)明目的
[0006] 本實(shí)用新型的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有電極存在的硫負(fù)載量偏低，比容量偏小，能量密 度低，容量衰減快等問(wèn)題，提供一種基于共聚物納米纖維陣列的復(fù)合電極，所述電極活性材 料為共聚物納米纖維陣列/硫復(fù)合材料，具有有序H維結(jié)構(gòu)，載硫量大，能量密度高、導(dǎo)電 性和穩(wěn)定性優(yōu)良，所制備的二次鉛硫電池穩(wěn)定性高、循環(huán)性能好。
[0007] 本實(shí)用新型的目的還在于提供一種采用上述復(fù)合電極為正極的二次鉛硫電池。 [000引仁）技術(shù)方案
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案：
[0010] 一種基于共聚物納米纖維陣列的復(fù)合電極，包括集流體和涂覆層，其特征在于，涂 覆層位于集流體上下表面，涂覆層中活性材料為共聚物納米纖維陣列/硫復(fù)合材料。
[0011] 方案所述的基于共聚物納米纖維陣列的復(fù)合電極，其特征在于，所述共聚物納米 纖維陣列包括聚苯胺/聚化咯、聚化咯/聚喔吩、聚苯胺/聚喔吩中的任意一種。
[0012] 方案所述的基于共聚物納米纖維陣列的復(fù)合電極，其特征在于，所述復(fù)合電極無(wú) 需添加導(dǎo)電劑。
[0013] 一種二次鉛硫電池，包括正極、含鉛負(fù)極和非水含鉛電解液，其特征在于，所述正 極為基于共聚物納米纖維陣列的復(fù)合電極。
[0014] 下面是本發(fā)明所述的二次鉛硫電池優(yōu)選的正極、負(fù)極、電解質(zhì)和隔膜的描述。
[00巧](1)正極
[0016] 本實(shí)用新型所述的二次鉛硫電池的正極包括正極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和集流體。
[0017] 本實(shí)用新型所述的正極活性物質(zhì)為共聚物納米纖維陣列/硫復(fù)合材料。
[0018] 本實(shí)用新型所述的粘合劑為水性粘合劑LA132 (成都茵地樂(lè))、聚己帰醇（PVA)、 聚四氣己帰（PTFE)、駿甲基纖維素軸（CMC)、聚偏氣己帰（PVDF)、聚苯己帰下二帰共聚物 (SBR)、氣化橡膠和聚氨醋、聚己帰基化咯焼麗、聚丙帰酸己醋、聚氯己帰、聚丙帰膳、聚己內(nèi) 醜胺、聚下二帰、聚異戊二帰、聚丙帰酸，及其衍生物、混合物或共聚物。
[0019] 本實(shí)用新型所述的集流體包括不鎊鋼、銅、媒、鐵、鉛。更優(yōu)選的是碳涂布的鉛集 流體，更容易覆蓋包括正極活性物質(zhì)的涂層，具有較低的接觸電阻，并且可抑制硫化物的腐 蝕。
[0020] (2)負(fù)極
[0021] 本實(shí)用新型所述的含鉛負(fù)極活性材料，包括；鉛金屬，例如鉛鉛和沉積在基材上的 鉛；鉛合金，包括含有選自11、化、1(、〔3、化、(：0、化、〇1、211、]\111、511、？13、]\&1、63、111、化、66中 的至少一種元素與A1的合金。
[002引 （3)電解液
[0023] 本實(shí)用新型所述的非水含鉛電解液為有機(jī)鹽-團(tuán)化鉛體系離子液體，其中，有機(jī) 鹽與團(tuán)化鉛的摩爾比為1:1. 1?3. 0。
[0024] 本實(shí)用新型所述的有機(jī)鹽-團(tuán)化鉛體系中，有機(jī)鹽的陽(yáng)離子包括咪哇鐵離子、口比 巧鐵離子、化咯鐵離子、脈巧鐵離子、嗎晰鐵離子、季饋鹽離子、季錢鹽離子和叔銃鹽離子； 有機(jī)鹽的陰離子包括 cr、化-、r、PFe-、BF4-、CN-、SCN-、陽(yáng)(CF3SO2) 2]-、陽(yáng)(CN) 2]-離子。
[0025] 本發(fā)明所述的有機(jī)鹽-團(tuán)化鉛體系，其特征在于，所述團(tuán)化鉛為氯化鉛、漠化鉛或 楓化鉛中的一種。
[0026] 本實(shí)用新型所述有機(jī)鹽-團(tuán)化鉛體系包括氯化鉛-H己胺鹽酸鹽、氯化鉛-氯化 1-下基-3-甲基咪哇、氯化鉛-苯基H甲基氯化饋、漠化鉛-漠化1-己基-3-甲基咪哇離 子液體。
[0027] (4)隔膜
[0028] 本實(shí)用新型所述的二次鉛電池還可包括位于正極和負(fù)極之間的隔膜。合適的固體 多孔隔膜材料包括聚帰姪如聚己帰和聚丙帰、玻璃纖維濾紙和陶瓷材料中的一種。
[0029] 方案所述的基于化咯/喔吩納米纖維陣列的復(fù)合電極的制備如下；采用模板法制 備導(dǎo)電共聚物納米纖維陣列，再將硫采用熱處理的方式負(fù)載于纖維陣列表面及空隙中，然 后與粘結(jié)劑混合成涂覆層1，涂覆于集流體2上，烘干碼壓至0. 3mm厚度，裁成適合尺寸即得 復(fù)合電極片。
[0030] 方案所述二次鉛硫電池的制備方法如下；W上述制備的復(fù)合電極片為正極，和 0. 16mm厚的隔膜W及用鉛片作為負(fù)極活性材料制成的負(fù)極卷繞成電芯裝入鍛媒鋼殼，再注 入電解液，封口制成二次鉛電池。
[00引](S)有益效果
[0032] 本實(shí)用新型提供了一種基于共聚物納米纖維陣列的復(fù)合電極，W及W該電極為正 極的二次鉛硫電池。上述復(fù)