[發明專利]一種鋰硫電池正極用S/TiO2復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410101331.4
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN103840143A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 張寶;王健龍;鄭俊超
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/66
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 寧星耀;許伯嚴

1.?一種鋰硫電池正極用S/TiO₂復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將鈦酸丁酯和水解抑制劑按摩爾比1︰0.05~0.1的比例溶于無水乙醇Ⅰ中，所述鈦酸丁酯和無水乙醇Ⅰ的體積比為1︰2~4，攪拌形成淡黃色A溶液；按所述鈦酸丁酯與去離子水摩爾比為1︰4~8的比例，取去離子水溶與無水乙醇Ⅱ混合，所述去離子水和無水乙醇Ⅱ的體積比為1︰10~20，再加入模板劑，配成模板劑濃度為0.01~1mol/L的B溶液；然后在轉速500~800rpm的攪拌條件下，將A溶液逐滴加入B溶液中，攪拌形成溶膠；

（2）將步驟（1）所得溶膠轉入高壓反應釜中，于100~250℃反應1~10h；所得產物經液固分離、洗滌、烘干后，煅燒除去模板劑，研磨，所得白色粉末即介孔二氧化鈦；

（3）將表面活性劑加入硫代硫酸鈉溶液中，所述表面活性劑在硫代硫酸鈉溶液中的質量分數為0.01~0.2wt%；按S/TiO₂復合材料的理論載硫量，即S/TiO₂復合材料中硫的質量分數為40~90%計算，將相應量的介孔二氧化鈦分散到相應量的所述硫代硫酸鈉溶液中；然后在攪拌條件下加入鹽酸，控制Na₂S₂O₃與HCl的摩爾比為1︰2~2.5，在30~60℃下反應1~5h，固體產物經液固分離、去離子水洗滌后，烘干；

（4）將步驟（3）所得產物于氬氣保護下，先升溫至120~180℃保溫4~10h；再升溫至200~400℃保溫1~5h，然后冷卻到室溫，即得S/TiO₂復合材料。

2.根據權利要求1所述鋰硫電池正極用S/TiO₂復合材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，配成的B溶液模板劑濃度為0.1~0.5?mol/L。

3.根據權利要求1所述鋰硫電池正極用S/TiO₂復合材料的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，將步驟（1）所得溶膠轉入高壓反應釜中，于120~200℃反應4~8h。

4.根據權利要求1所述鋰硫電池正極用S/TiO₂復合材料的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述表面活性劑在硫代硫酸鈉溶液中的質量分數為0.05~0.1wt%。

5.根據權利要求1所述鋰硫電池正極用S/TiO₂復合材料的制備方法，其特征在于，步驟（4）中，將步驟（3）所得產物于氬氣保護下，先升溫至140~160℃保溫6~8h；再升溫至280~320℃保溫2~3h。

6.根據權利要求1所述鋰硫電池正極用S/TiO₂復合材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述模板劑為十四烷基磷酸酯、十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十八烷基胺、十二烷基胺、聚乙二醇中的一種或幾種。

7.根據權利要求1所述鋰硫電池正極用S/TiO₂復合材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述水解抑制劑為冰乙酸、濃鹽酸、濃硝酸中的一種，所述濃鹽酸的質量分數≥36%，濃硝酸的質量分數≥65%。

8.根據權利要求1所述鋰硫電池正極用S/TiO₂復合材料的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述固體產物在空氣中的煅燒溫度為200~600℃，時間為2~10h。

9.根據權利要求1所述鋰硫電池正極用S/TiO₂復合材料的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、聚乙二醇、三乙醇胺中的一種或幾種。

10.根據權利要求1所述鋰硫電池正極用S/TiO₂復合材料的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述硫代硫酸鈉溶液和鹽酸的濃度為0.05~2mol/L。