[發(fā)明專利]高活性物質(zhì)含量的鋰硫電池正極復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010159041.0
• 申請(qǐng)日: 2020-03-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111354931A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 艾果;毛文峰;王金;許子佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/58;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李蕊

1.一種高活性物質(zhì)含量的鋰硫電池正極復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將過(guò)渡金屬源均勻分散在基液中，再加入硫源于50～60℃加熱至硫源溶解，得到溶液A，其中，所述過(guò)渡金屬源為釩源或鈷源，按物質(zhì)的量計(jì)，所述過(guò)渡金屬源中釩元素或鈷元素與所述硫源中硫元素的比為1：(5～40)；

2)將溶液A與液體B混合至均勻，得到懸浮液C，其中，所述液體B為三維結(jié)構(gòu)石墨烯和有機(jī)溶劑的混合物，所述液體B中三維結(jié)構(gòu)石墨烯的濃度為3～5mg·ml^-1；

3)將所述懸浮液C于120～220℃反應(yīng)10～20h，抽濾，洗滌，烘干，得到固體粉末為鋰硫電池正極復(fù)合材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟1)中，所述溶液A中硫元素的濃度為42～178mg·ml^-1；

在所述步驟1)中，所述硫源包括硫代乙酰胺和/或硫脲；

在所述步驟1)中，所述過(guò)渡金屬源為偏釩酸鈉或乙酸鈷；

在所述步驟1)中，所述基液為水或氫氧化鈉水溶液，當(dāng)所述基液為氫氧化鈉水溶液時(shí)，所述溶液A中氫氧化鈉的濃度為9～37mg·ml^-1。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟2)中，按體積份數(shù)計(jì)，所述溶液A與液體B的比為(47～50)：(60～100)；

在所述步驟2)中，所述有機(jī)溶劑為乙二醇；

在所述步驟2)中，通過(guò)超聲和/或磁力攪拌實(shí)現(xiàn)溶液A與液體B的混合均勻，其中，超聲的功率為40～60kHz，超聲的時(shí)間為30～60min；

在所述步驟2)中，所述液體B的制備方法為：將三維結(jié)構(gòu)石墨烯和有機(jī)溶劑混合，在40～60kHz的功率下超聲30～80min。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟3)中，所述烘干的溫度為60～80℃，烘干的時(shí)間為10～12h；

在所述步驟3)中，所述洗滌為先用去離子水洗，再用酒精洗，最后再用去離子水洗。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟3)中，于120～220℃反應(yīng)10～20h為：先于120～130℃反應(yīng)10～12h，再于220～240℃反應(yīng)10～12h。

6.如權(quán)利要求1～5中任意一項(xiàng)所述制備方法獲得的鋰硫電池正極復(fù)合材料。

7.基于權(quán)利要求6所述鋰硫電池正極復(fù)合材料制備極片的方法，其特征在于，包括以下步驟：

將鋰硫電池正極復(fù)合材料和單質(zhì)硫混合，再加入碳納米管分散液作為導(dǎo)電添加劑，混合均勻，得到漿料，將所述漿料涂敷于鋁箔上，烘干，得到極片，其中，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，所述鋰硫電池正極復(fù)合材料、單質(zhì)硫和碳納米管分散液中碳納米管的比為(13～83)：(15～85)：(2～5)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述碳納米管分散液為水和碳納米管的混合物，所述碳納米管分散液中碳納米管的濃度為0.15～1.0wt％。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述烘干為：室溫20～25℃晾干至少8～24h，再于60℃烘干至少5～10h。

10.如權(quán)利要求6～9中任意一項(xiàng)所述方法獲得的極片。