[發明專利]一種新型硫基材料電極及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201410677583.1
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN104362296B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 趙金保;王昀暉;李雪
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01M4/136
• 分類號: H01M4/136;H01M4/1397
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

一種新型硫基材料電極及其制備方法與應用，涉及電極材料。所述硫基材料電極至少包括一種硫基化合物和集流體；所述硫基化合物為鐵硫化合物、鎳硫化合物、鈷硫化合物、鉬硫化合物、鈦硫化合物等中的至少一種；所述集流體為薄膜層或箔狀物。制備方法：將水溶性的鐵的無機鹽及含硫元素的化合物加入去離子水中，攪拌成澄清透明的淺綠色溶液，將溶液轉移至高分子聚合物內襯中進行水熱反應，產物經過洗滌得到硫鐵化合物，煅燒，再與導電劑、粘結劑混合，制成漿料，再涂覆在集流體上，經過電化學循環活化后則得到硫基材料電極。所述硫基材料電極可作為二次電池的負極或二次電池的正極，所述二次電池主要指鋰離子二次電池。

技術領域

本發明涉及電極材料，尤其是涉及一種新型硫基材料電極及其制備方法與應用。

背景技術

近年來，越來越多的科研工作者對過渡金屬硫化物的電化學性能進行了研究。此類材料電化學反應中涉及到多電子參與，因此，具有高比容量、高比能量的特征。例如，CuS(Chung,J.S.and H.J.Sohn(2002).Electrochemical behaviors of CuS as a cathodematerial for lithium secondary batteries.Journal of Power Sources108(1–2):226-231.)、Cu₂S(Lai,C.-H.,et al.(2010).Direct growth of high-rate capabilityand high capacity copper sulfide nanowire array cathodes for lithium-ionbatteries.Journal of Materials Chemistry20(32):6638.)、FeS₂(Son,S.-B.,et al.(2014).A Stabilized PAN-FeS₂Cathode with an EC/DEC Liquid Electrolyte.Advanced Energy Materials4(3):n/a-n/a.)以及二元過渡金屬硫化物CuFeS₂(Ding,W.,et al.(2013).Electrochemical performance of the chalcopyrite CuFeS2ascathode for lithium ion battery.Materials Chemistry and Physics137(3):872-876.)等，它們都在能源領域具有很大的應用價值。但因循環過程中可能會產生聚硫陰離子或者因體積膨脹收縮而導致材料裂化等現象，從而嚴重制約了該類電極材料的應用。其解決方案通常是制備納米級別的電極材料(Wang,S.,et al.(2001).The crystalstructure and growth direction of Cu₂S nanowire arrays fabricated on a coppersurface.Physical Chemistry Chemical Physics3(17):3750-3753.)或者通過對電極材料進行碳包覆改性(Zhang,D.,et al.(2012).FeS₂/C composite as an anode forlithium ion batteries with enhanced reversible capacity.Journal of PowerSources217:229-235.)來抑制充放電過程中活性物質的損失從而提高材料的循環或者倍率性能。

但是材料納米化以及碳包覆改性的方法的生產成本較高生產工藝復雜，不利于規模化生產。因此，如何通過簡單的方法得到高容量、循環性能優異的電極材料是一個值得探討的課題。

發明內容

本發明的目的是提供具有良好導電性，較高活性物質利用率，較好循環性能，可用于二次電池的一種新型硫基材料電極及其制備方法與應用。