[發明專利]聚吡咯/介孔炭/硫復合電極材料及二次電池無效

申請號：	201410534183.5	申請日：	2014-10-11
公開（公告）號：	CN104362313A	公開（公告）日：	2015-02-18
發明（設計）人：	趙宇光;鐘毓娟	申請（專利權）人：	南京中儲新能源有限公司
主分類號：	H01M4/36	分類號：	H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/05
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摘要：
搜索關鍵詞：	吡咯介孔炭復合電極材料二次電池
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于屬于電池材料科學領域，涉及一種聚吡咯/介孔炭/硫復合電極材料及其制備方法，本發明還涉及一種包括此復合正極材料的二次鋁電池。

背景技術

隨著電子和通訊設備、電動汽車、風力發電和光伏發電等新電源的快速發展，人類對配套電源的電池性能需求越來越高，迫切需要開發具有能量高、成本低、壽命長、綠色環保、電池材料資源豐富以及可循環利用的動力電池和儲能電池。二次鋁硫電池是具有高能量密度的一種新型電池體系，具有很高的應用潛力和商業價值。

二次鋁硫電池的工作原理是硫與鋁之間的可逆氧化還原反應。目前，鋁硫電池的技術瓶頸在于硫基正極材料存在著活性材料損失、導電性差、還原過程產生的中間體多聚硫化物易溶于電解液、部分溶解的多聚硫化物擴散到達金屬鋁負極表面產生自放電反應及沉積在負極上使其鈍化等問題。因此，如何改善材料的導電性，并解決充放電中間產物的溶解問題，提高電池的循環性能，是硫基正極材料的研究重點。

為了減少這些不利因素，最常見的策略就是將硫同導電性能好的物質復合。炭材料是常用的導電劑，其中有序介孔炭具有有序排列的介孔孔徑、電導率高、比表面積大、機械強度高，是理想的電極材料，但是其比容量較低、能量密度較小。導電聚合物也常同硫復合制備電極材料，其中聚吡咯由于原料易得、導電性高、能量密度高、充放電快速，是電極材料的研究熱點，但是聚吡咯的循環性能較差，在充放電過程中產生體積膨脹和收縮，導致其易從電極脫落。

發明內容

（一）??發明目的

本發明的目的在于提供一種聚吡咯/介孔炭/硫復合電極材料，所述復合材料具有三維多孔結構，硫以納米尺度均勻負載其中，載硫量大，正極活性物質硫利用率高，所制備的二次鋁電池容量大、循環穩定性好。

聚吡咯和介孔炭二者的協同效應，使得上述三維多孔結構復合材料具有優良的電化學性能。其納米孔隙具有較好的滲透性，既有利于電解液中的活性離子的擴散，提高電子傳輸速率，加快電池充放電速率，又有利于充分利用電極材料的活性電位，產生較大的比電容，同時納米孔道對小分子硫化物等中間產物具有強烈的吸附作用，可實現對正極活性材料硫的固定、抑制，減緩硫的流失；同介孔炭復合后聚吡咯的比容量和導電性得到大幅度提高，同時有效抑制了聚吡咯在電化學反應過程中的膨脹和收縮，提高了電極的循環穩定性；而且，聚吡咯和硫復合形成的硫-碳化學鍵中的交聯作用還能進一步抑制硫的流失；此外，上述復合材料導電性優良，電極制備中無需另外添加導電劑，進一步提高了電極的比容量。

本發明的另一目的在于提供一種制備上述聚吡咯/介孔炭/硫復合電極材料的方法。

本發明的目的還在于提供一種包括聚吡咯/介孔炭/硫復合材料的二次鋁電池。

（二）??技術方案

為實現上述發明目的，本發明提供了如下技術方案：

一種聚吡咯/介孔炭/硫復合電極材料，其特征在于，包括：

(a)???有序介孔炭；?

(b)???聚吡咯，其特征在于，以介孔炭為載體原位聚合制得；

(c)???硫。

本發明所述的聚吡咯/介孔炭/硫復合電極材料，其特征在于，所述有序介孔炭采用模板法制備，孔徑為10nm左右。

本發明所述的聚吡咯/介孔炭/硫復合電極材料，其特征在于，所述復合材料含有5~10wt%有序介孔炭、20~30wt%聚吡咯和60~70wt%硫。

本發明所述的聚吡咯/介孔炭/硫復合電極材料，其特征在于，所述復合材料為三維多孔結構。

本發明所述的聚吡咯/介孔炭/硫復合電極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：