[發(fā)明專利]二氧化錫/二氧化錳負載硫顆粒的納米復合材料的制備方法、鋰硫電池正極及電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711162129.2
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN107706353B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設計）人: 劉金云;周萍;黃家銳;谷翠萍;林夕蓉;李金金;劉錦淮
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/36;H01M10/052
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 梁李兵

本發(fā)明公開了一種二氧化錫/二氧化錳負載硫顆粒的納米復合材料的制備方法、鋰硫電池正極、鋰硫電池。本發(fā)明利用價格低廉的原料制備得到二氧化錫/碳復合材料。再通過水熱法得到二氧化錫/二氧化錳復合材料，之后負載硫獲得鋰硫電池正極材料。本發(fā)明針對鋰硫電池，提供了一種工藝簡單、產率高、成本低的復合材料制備方法。

技術領域

本發(fā)明屬于無機納米材料領域，具體涉及一種二氧化錫/二氧化錳負載硫顆粒的納米復合材料的制備方法、鋰硫電池正極、鋰硫電池。

背景技術

鋰離子電池因其比容量高、無污染、穩(wěn)定的電化學性能和較長的使用壽命的特點，被認為是綠色能源。而近年來，由于成本因素的影響，目前的鋰離子電池已無法滿足汽車動力體系和大規(guī)模儲能的需求，其能量密度正在接近極限，因此開發(fā)新一代高比容量、長循環(huán)壽命的的電池迫在眉睫。

其中，硫因其高達1675mAh/g的高理論能量密度，廉價、豐富并且無毒等優(yōu)點，鋰硫電池作為極具前景的替代方案引起了廣泛關注。

然而，鋰硫電池中因“多硫化物穿梭”的問題，使得鋰硫電池容量降低和充電效率低下，嚴重阻礙了鋰硫電池的應用。因此，致力于研發(fā)在正極中捕獲多硫化物的鋰硫電池，解決多硫化物穿梭問題十分重要。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種二氧化錫/二氧化錳負載硫顆粒的納米復合材料的制備方法、鋰硫電池正極、鋰硫電池。本發(fā)明利用價格低廉的原料制備得到二氧化錫/碳復合材料。再通過水熱法得到二氧化錫/二氧化錳復合材料，之后負載硫獲得鋰硫電池正極材料。本發(fā)明針對鋰硫電池，提供了一種工藝簡單、產率高、成本低的復合材料制備方法。

本發(fā)明采用的技術方案是：

一種二氧化錫/二氧化錳負載硫顆粒的納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：

A、將錫鹽與碳源混合在水中制得混合液，攪拌超聲后，水熱反應，得到二氧化錫/碳復合材料，將產物洗滌干燥，收集。

所述錫鹽為五水合四氯化錫，錫鹽在混合液中的濃度為0.2～0.6mol/L，優(yōu)選0.46～0.52mol/L；

所述碳源為果糖、葡萄糖中的一種或兩種。碳源在混合液中的濃度為0.2～0.6mol/L，優(yōu)選0.46-0.52mol/L；

所述反應溫度為130～200℃，優(yōu)選150～180℃；反應時間為8～16小時，優(yōu)選10～12小時；

所述干燥為真空干燥，溫度為30～80℃，優(yōu)選40～60℃；干燥時間2～18小時，優(yōu)選2～6小時；

B、將二氧化錫/碳復合材料與高錳酸鉀溶液放入反應釜中進行水熱反應，反應結束后，離心、洗滌、干燥獲得二氧化錫/二氧化錳顆粒。

所述高錳酸鉀溶液中高錳酸鉀的濃度為0.2～0.8mol/L，優(yōu)選0.55～0.65mol/L；

所述二氧化錫/碳復合材料在高錳酸鉀溶液中的濃度為12～50g/L，優(yōu)選20～35g/L；

所述反應溫度為130～200℃，優(yōu)選80～180℃；反應時間為6～16小時，優(yōu)選8～12小時；

所述干燥為真空干燥，溫度為35～85℃，優(yōu)選55～70℃；干燥時間1～20小時，優(yōu)選5～10小時；

C、將氧化錫/氧化錳顆粒與硫粉混合均勻，在惰性氣氛下熏硫，得到氧化錫/氧化錳/硫顆粒，即二氧化錫/二氧化錳負載硫顆粒的納米復合材料；所述惰性氣氛為氬氣；

所述氧化錫/氧化錳顆粒與硫粉質量比為1：1～1：3。

所述熏硫溫度為120～200℃，優(yōu)選140～165℃。

所述熏硫時長為10～18小時，優(yōu)選15～18小時。