[發明專利]一種制備鋰硫電池正極材料S/Fe3

有效

• 申請號: 202110023399.5
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112850796B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 李麗波;陳曉川;單宇航;崔文俊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;C01G49/08;C01B32/921;C01B17/02;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種制備鋰硫電池正極材料S/Fe₃O₄/MXene的方法，它涉及一種制備鋰硫電池正極材料S/Fe₃O₄/MXene的方法。本發明旨在解決現有方法制備的鋰硫電池循環穩定性差，穿梭效應嚴重的問題。本發明的方法如下：一、MXene前處理；二、制備Fe₃O₄/MXene基體材料；三、Fe₃O₄/MXene基體材料熱處理；四、制備鋰硫電池正極材料S/Fe₃O₄/Mxene；五、電池組裝。本發明的方法制備的正極材料S/Fe₃O₄/MXene組裝的鋰硫電池在0.2C下循環136圈，首次放電比容量達到783.4 mAh·g^?1，平均庫倫效率達到了98.09%，不僅大大降低了生產成本及操作難度，同時顯著提高了鋰硫電池的循環壽命，非常適合大規模制備鋰硫電池正極材料S/Fe₃O₄/MXene。本發明應用與鋰硫電池領域。

技術領域

本發明涉及一種制備鋰硫電池正極材料的方法。

背景技術

21世紀各國倡導綠色環保，清新節能，新能源將逐漸取代石油、煤炭等舊型污染資源，將成為日后能源需求的中流砥柱。在能源應用中，商業鋰離子電池雖然占據半壁江山，但其安全性低、充放電比容量低、循環壽命低等缺點飽受詬病，人們目前迫切的需要開發一種高比容量、高循環壽命及穩定性的電池，鋰硫電池以其高理論比容量(1675mAh·g^-1)和高理論能量密度(2600Wh·kg^-1)被人們寄予厚望。然而，鋰硫電池在實際應用中存在S導電性差、體積膨脹及穿梭效應等缺點導致其容量不可逆的衰減，嚴重影響鋰硫電池的循環壽命及循環效率。人們針對以上問題，提出各種解決方案，包括設計制備新型載硫基體材料，優化電解液配方，調節漿料配比，優化制備工藝等手段。近幾年，人們發現MXene獨特的層狀結構能夠很好的為S提供活性位點，同時金屬氧化物如Ti₂O、MnO₂、Fe₃O₄等能有效吸附多硫化物，提高鋰硫電池循環壽命。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有方法制備的鋰硫電池正極材料循環穩定性差，穿梭效應嚴重的問題，而提供了一種制備鋰硫電池正極材料S/Fe₃O₄/MXene的方法。

本發明的一種制備鋰硫電池正極材料S/Fe₃O₄/MXene的方法是按照以下步驟進行的：

一、MXene前處理

取MAX相0.1～0.3g Ti₃AlC₂和一定質量的強堿，加入25～50mL去離子水中攪拌溶解，超聲30～40min，將懸濁液倒入水熱反應釜中，置于烘箱中高溫加熱一定時間，冷卻至室溫后取出，先用去離子水離心洗滌2～3次，再用乙醇離心洗滌2～3次，置于烘箱中60～80℃干燥12～14h，得到前處理產物Ti₃C₂OH成為MXene；

二、制備Fe₃O₄/MXene基體材料