[發明專利]一種用于二次鋰電池的正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410571003.0
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN105591073A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 馮岸柏;馮洪亮;井明召;嚴艷明;岳娟;蔣小華;楊禹超;馮藝豐
• 申請（專利權）人: 深圳華粵寶電池有限公司
• 主分類號: H01M4/133
• 分類號: H01M4/133;H01M4/13;H01M4/139;H01M4/1393
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技術領域

本發明涉及二次鋰電池技術領域，具體地設計二次鋰電池的正極 材料制備技術。

背景技術

高能量密度的二次鋰電池是化學電源領域研究和開發的重點。硫 作為一種極具發展潛力的二次鋰電池正極材料，用金屬鋰作對電極時 具有極高的理論能量密度和比容量，并且具有資源豐富、成本低廉和 環境友好等優勢，相關的二次鋰硫電池用關鍵材料已經成為重要的研 究方向。然而硫正極存在以下固有的缺陷：(1)單質硫在常溫下是絕 緣體；(2)硫電極放電中間產物易溶解于有機電解液中；(3)硫電極 在充放電循環過程中存在較大的體積效應。這些因素通常使硫很快喪 失電化學活性，導致二次鋰硫電池難以實用化。

發明內容

本發明為解決上述技術問題是：提供一種二次鋰電池的正極材料 及其制備方法。

本發明實現發明目的采用的技術方案是：一種用于二次鋰電池的 正極材料的制備方法，包括以下步驟：

a.將多壁碳納米管在濃硫酸和濃硝酸按體積比1比3的混合液 中攪拌進行酸化處理，然后真空干燥后得到酸化的多壁碳納米管；

b.將酸化的多壁碳納米管放入體積比為1比1的二甲亞砜溶液 中超聲攪拌，后加入丙烯腈單體、衣康酸和偶氮二異丁腈在氮氣保護 下水浴加熱進行原位聚合反應，直至聚合終止后真空干燥得到管殼狀 多壁碳納米管復合材料；

c.將制得的管殼狀多壁碳納米管復合材料與單質硫混合均勻后 放入石英管中，在流動惰性氣體氛圍下加熱至250-350℃，保溫1～10 h，得到多壁碳納米管硫基復合材料。

優選地，所述步驟a中，所述多壁碳納米管與所述混合液的質量 體積比為0.2-0.3g/ml。

優選地，所述步驟a中，真空干燥的溫度控制在70-90℃。

優選地，所述步驟b中，所述酸化的多壁碳納米管與所述二甲亞 砜溶液的質量體積比為9-11g/100ml，所述丙烯腈單體與所述二甲 亞砜溶液的的質量體積比為15-17g/100ml，所述衣康酸與所述二甲 亞砜溶液的的質量體積比為0.5-0.7g/100ml，所述偶氮二異丁腈與 所述二甲亞砜溶液的的質量體積比為140-160mg/100ml。

優選地，所述步驟b中，丙烯腈單體、衣康酸和偶氮二異丁腈的 加入順序為，先加入丙烯腈單體和衣康酸進行超聲攪拌，后加入偶氮 二異丁腈進行水浴加熱。

本發明還提供一種用于二次鋰電池的正極材料，所述正極材料為 根據上述制備方法制得。

本發明通過將單質硫與具有吸附性的導電基體復合制得硫基復 合材料，可以顯著改善其電化學性能，制得的多壁碳納米管硫基復合 材料用做二次鋰硫電池的正極材料可以顯著提高硫基正極的循環穩 定性，倍率性能也有明顯改善，4C時仍保有450mAhg^-1的比容量。

附圖說明

圖1，實施例管殼狀多壁碳納米管復合材料的聚合機理圖。

圖2，實施例0.1C倍率下pPAN-SMWCNT和pPAN-S復合材料 電極在的循環穩定性比較圖。

圖3，不同倍率下pPAN-SMWCNT和pPAN-S復合材料電極的比 容量比較圖。

具體實施方式

下面，結合具體實施例和附圖對本發明進行詳細描述。

本發明用于二次鋰電池的正極材料的制備方法如下：

a.多壁碳納米管(MWCNT)的酸化：取10mL硝酸和30mL濃 硫酸配成溶液，將1gMWCNT加入其中，超聲下攪拌2.5h，而后 用去離子水稀釋，過濾并用大量去離子水沖洗至中性。最后將產物在 80℃下真空干燥得到酸化的MWCNT。