[發(fā)明專利]一種熱電池正極材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011337225.8
• 申請(qǐng)日: 2020-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN112490345A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張夢(mèng)起;白鑫濤;汪東東;王巖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所
• 主分類號(hào): H01L35/28
• 分類號(hào): H01L35/28;H01L35/34;C01G39/06;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 天津諾德知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 12213
• 代理人: 欒志超

本發(fā)明提供一種熱電池正極材料及其制備方法，包括：將三氧化鉬和硫脲按原子比1:2～1:3的范圍比例配置反應(yīng)原料；將所述反應(yīng)原料分散在去離子水中，形成分散液；將所述分散液放入反應(yīng)容器中，利用超臨界水反應(yīng)體系進(jìn)行恒溫反應(yīng)；將所述反應(yīng)容器冷卻至一定溫度，直至所述反應(yīng)容器內(nèi)壓力降為常壓；將所述反應(yīng)容器內(nèi)的黑色沉淀物和液體分離，并通過所述去離子水和乙醇洗滌所述黑色沉淀物；將洗滌后的所述黑色沉淀物放置在干燥設(shè)備內(nèi)烘干，獲得二硫化鉬納米片。本發(fā)明的有益效果是有效的解決二硫化鉬的合成方法中天然法得到的產(chǎn)物純度較低，而普通水熱法反應(yīng)時(shí)間較長，制備的產(chǎn)物結(jié)晶度較低，團(tuán)聚嚴(yán)重，均會(huì)使熱電池的放電性能大打折扣，且制備成本高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種可作為熱電池正極材料及其制備方法領(lǐng)域，尤其是涉及一種熱電池正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

過渡金屬硫化物因?yàn)檩^高的理論容量，較好的熱穩(wěn)定，以及在熔鹽中的低溶解度等優(yōu)點(diǎn)，在熱電池中被廣泛用于正極材料。二硫化鐵和二硫化鈷是目前最廣泛使用的熱電池正極材料。然而，在熱電池的實(shí)際應(yīng)用中，二硫化鐵會(huì)存在嚴(yán)重的熱分解現(xiàn)象，生成的硫蒸氣與負(fù)極鋰合金發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生大量的熱，使熱電池?zé)崾Э刂敝潦?，?yán)重影響了熱電池的放電容量和放電時(shí)間。另外，相較于資源豐富的二硫化鐵，二硫化鈷只能通過人工合成進(jìn)行制備，價(jià)格昂貴。同時(shí)二硫化鈷的化學(xué)穩(wěn)定性較差，在潮濕的空氣中極易發(fā)生分解，嚴(yán)重增大材料的電阻極化以及降低熱電池的放電容量。因此，探索新型過渡金屬硫化物正極材料以及降低材料的制備成本，是當(dāng)前研究熱電池正極材料的一個(gè)重要方向。

在最近的研究工作中，二硫化鉬被發(fā)現(xiàn)具有較高的電化學(xué)活性和穩(wěn)定性，并且在儲(chǔ)氫、催化尤其是鋰離子電池負(fù)極材料等諸多能源領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注。在作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)，二硫化鉬通過“插層-轉(zhuǎn)換”方式儲(chǔ)鋰，其理論比容量高達(dá)670mAh g^-1，其層與層之間主要通過較弱的范德華力結(jié)合在一起，非常有利于鋰離子的嵌入。檢索顯示，已經(jīng)有少數(shù)工作嘗試將二硫化鉬應(yīng)用于熱電池正極材料，但是并沒有獲得較為理想的結(jié)果。此外，二硫化鉬的合成方法普遍集中在天然法(從輝鉬礦中精煉提純)和普通水熱法。這些方法存在著一些問題，比如天然法得到的產(chǎn)物純度較低，而普通水熱法反應(yīng)時(shí)間較長，制備的產(chǎn)物結(jié)晶度較低，團(tuán)聚嚴(yán)重，這些缺點(diǎn)均會(huì)使熱電池的放電性能大打折扣。因此，研究快速、有效的合成方法對(duì)獲得純度高、分散性好的二硫化鉬，使其實(shí)際用作熱電池正極材料，具有重要的科學(xué)和軍事研究意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題是提供一種熱電池正極材料及其制備方法，有效的解決二硫化鉬的合成方法中天然法得到的產(chǎn)物純度較低，而普通水熱法反應(yīng)時(shí)間較長，制備的產(chǎn)物結(jié)晶度較低，團(tuán)聚嚴(yán)重，均會(huì)使熱電池的放電性能大打折扣，且制備成本高。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種熱電池正極材料，其特征在于：所述熱電池正極材料為二硫化鉬納米片。

一種制備如權(quán)利要求1所述的一種熱電池正極材料的方法，其特征在于：S1：將三氧化鉬和硫脲按原子比1:2～1:3的范圍比例配置反應(yīng)原料；S2：將所述反應(yīng)原料分散在去離子水中，形成分散液；S3：將所述分散液放入反應(yīng)容器中，利用超臨界水反應(yīng)體系進(jìn)行恒溫反應(yīng)；S4：所述恒溫反應(yīng)結(jié)束后，將所述反應(yīng)容器冷卻至一定溫度，直至所述反應(yīng)容器內(nèi)壓力降為常壓；S5：將所述反應(yīng)容器內(nèi)的黑色沉淀物和液體分離，并通過所述去離子水和乙醇洗滌所述黑色沉淀物；S6：將洗滌后的所述黑色沉淀物放置在干燥設(shè)備內(nèi)烘干，獲得所述二硫化鉬納米片。

優(yōu)選地，所述步驟S1中，所述三氧化鉬和所述硫脲的總質(zhì)量范圍為1.5～4g。

優(yōu)選地，所述步驟S2中，所述去離子水的體積為所述反應(yīng)原料的40～60倍。

優(yōu)選地，所述步驟S3中，所述利用超臨界水反應(yīng)體系進(jìn)行恒溫反應(yīng)的方法為：將所述分散液放入所述反應(yīng)容器中，密閉所述反應(yīng)容器，將密閉后的所述反應(yīng)容器放置在加熱設(shè)備中加熱進(jìn)行反應(yīng)。

優(yōu)選地，所述反應(yīng)容器為高溫高壓反應(yīng)釜；所述加熱設(shè)備為電阻爐。