背景技術(shù)：
1、高能量密度可充電電池的開(kāi)發(fā)目前具有大的商業(yè)利益。存在許多系統(tǒng)例如可以裝備便攜式電子系統(tǒng)的鋰離子電池、可以裝備混合車(chē)輛的ni-mh電池或其他技術(shù)。
2、鋰-硫或li-s電池被認(rèn)為是有前景的鋰離子電池替代品。對(duì)該類(lèi)型的電池的興趣來(lái)源于硫的高能量密度潛力。此外，硫具有豐富、價(jià)廉和無(wú)毒的優(yōu)點(diǎn)，其使li-s電池的大規(guī)模開(kāi)發(fā)的設(shè)想成為可能。
3、li-s電池的放電和充電機(jī)制基于硫在陰極處的氧化-還原和鋰在陽(yáng)極處的氧化-還原
4、為了使反應(yīng)在電極上迅速發(fā)生，陰極和陽(yáng)極必須是良好的電子導(dǎo)體。然而，由于硫是電絕緣體，因此必須使其導(dǎo)電，以便能夠獲得高性能的陰極。
5、當(dāng)鋰-硫電池單元放電時(shí)，陰極中的硫被還原。由于硫不導(dǎo)電，因此還原限于硫顆粒的與電解質(zhì)接觸的表面。
6、已經(jīng)有各種嘗試來(lái)改善硫顆粒與電解質(zhì)之間的電接觸；事實(shí)上，已知硫或其他含硫材料可以與導(dǎo)電材料例如炭黑混合，以提高其電導(dǎo)率。
7、然而，以這種方式，鋰-硫電池單元的比能量隨電池單元的總重量的增加而降低。
8、此外，已嘗試將硫和導(dǎo)電材料一起研磨，以形成細(xì)顆粒的混合物，從而改善導(dǎo)電顆粒之間的接觸面積。
9、然而，過(guò)細(xì)的顆粒尺寸可能破壞整個(gè)電極的孔隙率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、因此，本發(fā)明的目的是提供用于生產(chǎn)電池陰極的包含硫的粒狀組合物，其改善陰極的性能并因此改善使用該陰極的電池的性能。
2、該粒狀組合物具有基本上規(guī)則和可控的形態(tài)，其可以分散在水中或有機(jī)溶劑中，而不需要提前適應(yīng)特定類(lèi)型的分散體，即其適于在基于水的分散體和基于溶劑的分散體中原樣使用。
3、本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用于制備包含硫的粒狀組合物的方法，所述方法簡(jiǎn)單、有效且“無(wú)需研磨”，即所述方法不需要在磨機(jī)中的一個(gè)或更多個(gè)研磨步驟，從而大大減少處理時(shí)間。
4、本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供包含顆粒狀材料和一種或更多種添加劑的粒狀組合物在水中或有機(jī)溶劑中的分散體，以便能夠制造電池陰極。
5、本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供改進(jìn)的電池陰極。
6、因此，本發(fā)明的一個(gè)方面涉及粒狀組合物，所述粒狀組合物包含：
7、a)50重量％至95重量％的硫；
8、b)5重量％至50重量％的石墨烯納米片；
9、其中所述石墨烯納米片的至少90％具有50nm至20000nm的橫向尺寸(x,y)和1nm至50nm的厚度(z)以及≥35:1的c/o比率。
10、優(yōu)選地，組合物還包含0.5重量％至35重量％的粘結(jié)劑。
11、在另一個(gè)實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的組合物還包含0.5重量％至35重量％的選自顏料和填料的顆粒狀材料。
12、本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了用于制備包含以下的粒狀組合物的方法：
13、a)50重量％至95重量％的選自顏料和填料的顆粒狀材料；
14、b)5重量％至50重量％的石墨烯納米片，所述石墨烯納米片具有50nm至20000nm的橫向尺寸(x,y)、1nm至50nm的厚度(z)和≥35:1的c/o比率；
15、c)任選地0.5重量％至35重量％的粘結(jié)劑；
16、其中所述硫、所述石墨烯納米片和任選的所述粘結(jié)劑在渦輪式混合器設(shè)備中混合；所述方法在20℃至150℃的溫度下進(jìn)行，所述渦輪式混合器設(shè)備設(shè)置有至少一個(gè)其中葉片以4m/秒至50m/秒的圓周速度旋轉(zhuǎn)的葉輪。
17、根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及以上限定的粒狀組合物在選自水和有機(jī)溶劑的液體中的分散體。
18、本發(fā)明的又一個(gè)方面涉及如上所述的粒狀組合物或分散體用于制造電池陰極的用途。
19、根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及包含上述組合物的電池陰極。
1.一種粒狀組合物，包含：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粒狀組合物，其特征在于還包含0.5重量％至35重量％的粘結(jié)劑。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或更多項(xiàng)所述的粒狀組合物，其特征在于包含用數(shù)字電磁篩振動(dòng)器振動(dòng)模式ftl0200測(cè)量的顆粒尺寸為10μm至4000μm的粒狀物。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或更多項(xiàng)所述的粒狀組合物，其特征在于所述粘結(jié)劑為選自以下的潤(rùn)濕性分散劑：
5.一種用于制備粒狀組合物的方法，所述粒狀組合物包含：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述渦輪式混合器設(shè)備包括：旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸配備有1至7個(gè)串聯(lián)安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸上的葉輪；以及用于控制溫度的加熱和/或冷卻夾套。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于其進(jìn)行5分鐘至60分鐘的總時(shí)間。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1至6中的一項(xiàng)或更多項(xiàng)所述的粒狀組合物在選自水和有機(jī)溶劑的液體中的分散體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)或更多項(xiàng)所述的粒狀組合物或根據(jù)權(quán)利要求8所述的分散體用于制造電池陰極的用途。
10.一種電池陰極，包括根據(jù)權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)或更多項(xiàng)所述的粒狀組合物。