[發明專利]一種過渡金屬基鋰硫電池正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010600842.6
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111653786B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 李君濤;陳健德;周堯;黃令;孫世剛
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/36;H01M4/38;H01M10/052
• 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

1.一種過渡金屬基鋰硫電池正極材料，其特征在于具有單層或多層碳基框架，碳基框架上負載有鎳鈷合金、鎳鈷磷化物；

所述一種過渡金屬基鋰硫電池正極材料的制備方法包括以下步驟：

1）合成Ni-Co乙酸鹽晶體：首先合成一種Ni-Co乙酸鹽棱柱狀晶體作為下一步合成的自犧牲模板與固體金屬源，將聚乙烯吡咯烷酮溶解于無水乙醇中，然后再將任意比例乙酸鎳、乙酸鈷加入并超聲溶解，溶液轉移至500 mL圓底燒瓶，在油浴條件下加熱反應，冷卻后通過高速離心分離固體產物，并用無水乙醇清洗，干燥后得到Ni-Co乙酸鹽晶體；

2）制備過渡金屬基鋰硫電池正極材料：將步驟1）制備的Ni-Co乙酸鹽晶體配置為1～1000 g L^-1的無水乙醇分散液，在劇烈磁力攪拌情況下，逐滴加入0.1～100 g L^-1有機配體水溶液，室溫下反應2～12h，然后分離并收集固體產物，并用無水乙醇反復清洗；將產物再次分散在無水乙醇中，在劇烈磁力攪拌情況下，逐滴加入 0.1～100 g L^-1植酸水溶液，室溫下反應2～12h，然后分離固體產物，并用無水乙醇反復清洗，再用去離子水洗去剩余未轉化Ni-Co乙酸鹽晶體，再次用無水乙醇反復清洗，30～120℃干燥，將所得固體粉末在管式爐中惰性氣體下煅燒，先升至300～350℃保溫1～3h，再以升至600～900℃保溫1～6h，隨后隨爐冷卻，得到黑色粉末C-Ni₂CoP@C-Ni₂Co，即為所述過渡金屬基鋰硫電池正極材料。

2.如權利要求1所述一種過渡金屬基鋰硫電池正極材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1）合成Ni-Co乙酸鹽晶體：首先合成一種Ni-Co乙酸鹽棱柱狀晶體作為下一步合成的自犧牲模板與固體金屬源，將聚乙烯吡咯烷酮溶解于無水乙醇中，然后再將任意比例乙酸鎳、乙酸鈷加入并超聲溶解，溶液轉移至500 mL圓底燒瓶，在油浴條件下加熱反應，冷卻后通過高速離心分離固體產物，并用無水乙醇清洗，干燥后得到Ni-Co乙酸鹽晶體；

2）制備過渡金屬基鋰硫電池正極材料：將步驟1）制備的Ni-Co乙酸鹽晶體配置為1～1000 g L^-1的無水乙醇分散液，在劇烈磁力攪拌情況下，逐滴加入0.1～100 g L^-1有機配體水溶液，室溫下反應2～12h，然后分離并收集固體產物，并用無水乙醇反復清洗；將產物再次分散在無水乙醇中，在劇烈磁力攪拌情況下，逐滴加入 0.1～100 g L^-1植酸水溶液，室溫下反應2～12h，然后分離固體產物，并用無水乙醇反復清洗，再用去離子水洗去剩余未轉化Ni-Co乙酸鹽晶體，再次用無水乙醇反復清洗，30～120℃干燥，將所得固體粉末在管式爐中惰性氣體下煅燒，先升至300～350℃保溫1～3h，再以升至600～900℃保溫1～6h，隨后隨爐冷卻，得到黑色粉末C-Ni₂CoP@C-Ni₂Co，即為所述過渡金屬基鋰硫電池正極材料。

3.如權利要求2所述一種過渡金屬基鋰硫電池正極材料的制備方法，其特征在于在步驟1）中，所述無水乙醇采用丙酮或異丙醇。

4.如權利要求2所述一種過渡金屬基鋰硫電池正極材料的制備方法，其特征在于在步驟1）中，所述加熱反應的溫度為40～120℃，加熱反應的時間為3～12h。

5.如權利要求2所述一種過渡金屬基鋰硫電池正極材料的制備方法，其特征在于在步驟1）中，所述用無水乙醇清洗至少清洗2次。

6.如權利要求2所述一種過渡金屬基鋰硫電池正極材料的制備方法，其特征在于在步驟2）中，所述有機配體為單寧酸、植酸中的至少一種。