[發明專利]一種納米二氧化硅摻雜正極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310700827.9
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN103730663A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 梁興華;曾帥波;劉于斯;史琳;葉超超;劉天驕;華曉鳴;宋清清;劉浩
• 申請（專利權）人: 廣西科技大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/38
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 高松

技術領域

本發明涉及一種電池正極材料。

背景技術

隨著科技的日益發展，人們對于能源的要求越來越高。可持續能源成為關注的焦點。二次電池作為可持續能源的一種，有廣泛的應用領域。鋰硫電池作為二次電池家族中的一員，由于具有其他二次電池無法比擬的高理論比容1675mA/g?和高比能量2600Wh/kg，同時又由于硫在自然界中的廣泛存在且造價低廉對環境友好等優勢，成為研究者關注的對象。但是由于常溫常壓下的硫為絕緣體，因而導致使用硫電極的鋰硫電池的導電性和循環性能都很差。在實驗上，研究者通常采用四類方法來改進這一問題：與碳復合；與碳納米管材料復合；與聚合物材料復合。

但是由于單質硫是典型的電子和離子絕緣體，還原過程產生的中間體多聚硫化物易溶于有機液態電解液，部分溶解的多聚硫化物擴散到達金屬鋰陽極表面與其發生自放電反應，加速鋰的腐蝕，生成無序的Li₂S₂和Li₂S為部分不可逆反應，這一系列的問題都導致電極活性物質利用率低和電池循環性能差。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有的缺陷，提供了一種性能更加優越的納米二氧化硅摻雜正極材料的制備方法。

本發明的目的通過以下技術方案來具體實現：

一種納米二氧化硅摻雜正極材料的制備方法，

1）C/S復合材料的制備

將活性炭和單質硫按1:1的質量比在球磨機中研磨均勻后，放入真空干燥箱中，沖入氬氣約20min，排除里面的空氣，然后再流動的氮氣氣氛下，把活性炭與單質硫混合物加熱到155℃，在此溫度下保持10h，然后將溫度升高到250℃，在此溫度下保持3h，得到黑色C/S復合材料；

2）納米二氧化硅的準備

將納米二氧化硅溶解于去離子水中，加入少量氨水，再將溶液轉移至反應釜中，在180℃的環境下恒溫反應12h左右，自然冷卻到室溫時候，將反應釜中的產物分別用去離子水、無水乙醇離心洗滌三次，在真空干燥，得到需要符合的二氧化硅產物；

3）納米二氧化硅的C/S摻雜

將步驟1）中制得的黑色C/S復合材料與步驟2）制得的納米二氧化硅用超聲波超聲混合，直至形成均一的狀態后，轉入反應釜中，180℃恒溫8h左右，待完全反應后，自然冷卻到室溫時候，得到黑色物質，對黑色物質分別用去離子水、無水乙醇離心洗滌三次，除去未能參與反應的雜質，在真空干燥，得到復合產物，繼續用球磨機球磨10h，得到納米二氧化硅的C/S摻雜正極材料。

???進一步的，所述步驟2）中將納米二氧化硅溶解于去離子水的方法為。將納米二氧化硅加入去離子水中，高速攪拌0.5h，直至溶液呈現澄清狀，充分攪拌，完全溶解。

????優選的，所述步驟2）和步驟3）中的真空干燥，均采用在干燥箱中60℃恒溫下干燥6小時。

優選的，所述步驟1）中的活性炭和單質硫的純度為分析純。

????本發明的有益效果：

???本發明通過用納米二氧化硅摻雜來改善提高了碳硫復合材料的循環性能，結合初始放電曲線（附圖1、2）和充放電循環測試圖（附圖3）可以看出，本發明具有以下優點：

????1、本發明所采用的高溫固相方法，使用碳硫復合材料的摻雜，利用碳硫之間的空隙更好融入提高電導率。

????2、本發明更加節能環保，不要求特殊工藝，且無物料損失，成本低，更易于工業生產。

????3、本發明所制備的由復合材料應用于鋰電池，其循環性能有所改善。

附圖說明

附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1是現有的C/S復合材料的進行第一次初始放電的放電曲線；

圖2是本發明的納米氧化硅的C/S摻雜復合材料進行第一次初始放電的曲線；

圖3是現有的C/S復合材料與本發明納米氧化硅的C/S摻雜復合材料進行充放電循環測試對比圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。

一種納米二氧化硅摻雜正極材料的制備方法，包括如下步驟：

1）C/S復合材料的制備