[發明專利]一種鋰硫電池用正極片的制備方法

有效

• 申請號: 201910815432.0
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110518212B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 丁錫鋒
• 申請（專利權）人: 南京賽爾弗新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M10/052;B82Y30/00
• 代理公司: 南京泰普專利代理事務所(普通合伙) 32360
• 代理人: 劉興華

本發明公開了一種鋰硫電池用正極片的制備方法，屬于鋰硫電池技術領域。包括如下步驟：采用水熱法合成三維納米材料；將三維納米材料刻蝕成空殼結構，得到空腔納米材料；在三維納米材料空殼內載入納米材料，得到雙層空腔結構的?的復合材料；硫化得到雙層中空的金屬硫化物；最后清洗、干燥目標產物。本發明通過采用鐵氰化物固有的結構特征作為框架，形成雙層空腔結構，賦予其結構特征；最后通過硫化得到多硫化物，賦予其功能特征，使其具有更為穩固的結構，延長循環壽命；具有更大的比表面積，擴大放電容量。

技術領域

本發明屬于鋰硫電池技術領域，尤其是一種鋰硫電池用正極片的制備方法。

背景技術

鋰離子電池具有能量密度大、轉換效率高、循環壽命長等優勢，被廣泛的應用于筆記本電腦、智能手機等便攜式電子設備，同時還在新能源動力汽車上也展示出廣泛的應用前景。其中，鋰硫電池以單質硫作為正極活性物質，金屬鋰作為負極，理論比能量高達2600Whkg^-1，遠高于目前商業化的鋰離子電池，另外，單質硫具有儲量豐富、環境友好、價格低廉和安全無毒等優勢，因此被大量研究者預測為最具有應用前景的鋰電池正極活性物質。

鋰硫電池在理論上表現出很多優點，但在實際應用過程中仍然存在許多問題。由于單質硫不導電，化學活性低，鋰硫電池的實際放電比容量很低；另外，在充放電過程中，硫化鋰向多硫化物的轉化、多硫化物向單質硫的轉化需要克服較大的能量壁壘，因此在充電結束時并不是所有的放電產物都轉化為硫單質，還有一部分活性物質以多硫化鋰的形式存在，造成的“飛梭效應”，不僅會使得電池的放電容量降低，還會造成負極鋰片發生鈍化。

目前研究人員就鋰硫電池的正極進行了一系列的研究，包括正極材料內部的結構尺寸和活性物質硫的分布。通過硫和其他材料進行復合，可以有效地解決上述問題。例如有以下幾種方法：鋰硫電池正極材料可大致分為以下幾個類：碳或硫基復合電極、納米金屬氧化物電極、金屬硫化物電極、聚合物涂覆電極和有機硫化物電極。本發明正基于該理念進行進一步研發、創新。

發明內容

發明目的：提供一種鋰硫電池用正極片的制備方法，以解決上述背景技術中所涉及的問題。

技術方案：一種鋰硫電池正極用復合材料，包括：中空的鐵氰化鐵空腔和容納于所述鐵氰化鐵空腔內的由多孔硫化材料構成的空腔。

基于所述的鋰硫電池正極用復合材料，其制備方法，包括如下步驟：

S1、采用水熱法合成三維納米材料；

S2、將三維納米材料刻蝕成空殼結構，得到空腔納米材料；

S3、在三維納米材料空殼內載入納米材料，得到雙層空腔結構的-的復合材料；

S4、硫化得到雙層中空的金屬硫化物；

S5、清洗、干燥目標產物。

進一步實施過程中，所述S1進一步包括：將十二烷基苯磺酸鈉和鐵氰化鉀加入到0.1mol/L的鹽酸中，得到A溶液，在60～80℃溫度下，超聲波攪拌24～48h，最后通過離心洗滌收集沉淀物，得到三維納米材料；

進一步實施過程中，所述S2進一步包括：將上述三維納米材料、十二烷基苯磺酸鈉加入到1mol/L的鹽酸中，得到B溶液，放置于內襯聚四氟乙烯涂層的反應釜中，在130～160℃的溫度下反應4～5h，最后通過離心洗滌收集沉淀物，得到藍色的空腔納米材料；

進一步實施過程中，所述S3進一步包括：將空腔、硝酸鎳、檸檬酸鈉溶于去離子水中，得到C溶液，然后將濃度為5～10g/L的鈷氰化鉀溶液逐滴加入C溶液，并持續攪拌24～48h，最后收集沉淀物，得到雙層空腔結構的-的復合材料；