[發明專利]一種硫化鋅納米帶、制備及其在制備鋰硫電池正極材料中的應用

有效

• 申請號: 201710149058.6
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106927498B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 賴延清;張治安;王鵬;張志帥;孫學文;郭靖;王軍言;韓興璞
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 魏娟

1.一種硫化鋅納米帶的制備方法，其特征在于，由鋅源、硫源、表面活性劑的溶液水熱反應制得；

所述的表面活性劑為十二烷基硫酸鈉；

所述表面活性劑的重量為鋅源重量的0.1~0.4倍或0.5倍；

所述的鋅源為Zn²⁺的水溶性鹽；

所述的硫源為低價、具有還原性的水溶性有機硫化物或無機硫化物；

所述的硫源中的硫與鋅源中的鋅的摩爾比為1~5倍；

水熱反應溫度為120~220℃；水熱反應時間為6~12h。

2.如權利要求1所述的硫化鋅納米帶的制備方法，其特征在于，將0.2克氯化鋅與0.2克硫代乙酰胺， 0.08克十二烷基硫酸鈉混合均勻轉移至水熱釜中，120℃保溫6小時，固液分離即并烘干后即可制得硫化鋅納米帶；硫化鋅納米帶長度為120 nm，直徑30 nm。

3.如權利要求1所述的硫化鋅納米帶的制備方法，其特征在于，將0.2克氯化鋅與0.4克硫代乙酰胺， 0.1克十二烷基硫酸鈉混合均勻轉移至水熱釜中，180℃保溫6小時，固液分離即并烘干后即可得硫化鋅納米帶，其長度為150 nm，直徑60 nm。

4.如權利要求1所述的硫化鋅納米帶的制備方法，其特征在于，將0.2克氯化鋅與0.5克硫代乙酰胺， 0.1克十二烷基硫酸鈉混合均勻轉移至水熱釜中，200℃保溫10小時，固液分離即并烘干后即可得硫化鋅納米帶，其長度180 nm，直徑40 nm。

5.如權利要求1所述的硫化鋅納米帶的制備方法，其特征在于，將0.2克氯化鋅與0.5克硫代乙酰胺， 0.1克十二烷基硫酸鈉混合均勻轉移至水熱釜中，200℃保溫12小時，固液分離即并烘干后即可得硫化鋅納米帶，其硫化鋅納米帶長度為100 nm，直徑50 nm。

6.一種鋰硫電池正極材料的制備方法，其特征在于，在權利要求1~5任一項所述方法制得的硫化鋅納米帶表面包覆碳源或C/N源；包覆后的物料再在保護氣氛條件下碳化；碳化的產物再經三價鐵源反應、液固分離、干燥，即得所述的鋰硫電池正極材料。

7.如權利要求6所述的鋰硫電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述的硫化鋅納米帶的長度為20~300納米，直徑為20~60納米。

8.如權利要求7所述的鋰硫電池正極材料的制備方法，其特征在于，

所述的C/N源為聚多巴胺、聚吡咯，聚苯胺，聚吡啶中的至少一種；

所述的碳源與硫化鋅納米帶的質量比為2~10：1；

所述的C/N源與硫化鋅納米帶的質量比為2~10：1。

9.如權利要求6~8任一項所述的鋰硫電池正極材料的制備方法，其特征在于，碳化過程的溫度為600~1100 ℃，碳化時間為1~12小時；所述的保護氣氛為氮氣氛圍和/或稀有氣體氛圍。

10.一種權利要求6~9任一項所述的制備方法制得的鋰硫電池正極材料，其特征在于，所述的鋰硫電池正極材料呈棒狀的核-殼結構，其中，殼層材料為碳，或者為氮摻雜碳；所述的核為原位氧化反應沉積的單質硫。

11.如權利要求10所述的鋰硫電池正極材料，其特征在于，所述的鋰硫電池正極材料中，硫所占的質量百分分數為50% ~90%；余量為碳殼或氮摻雜碳殼；

所述氮摻雜碳殼中，以氮摻雜碳殼重量為基準，氮摻雜量為0.5% ~ 6%。