一种锂硫电池正极材料的制备方法及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114203994A(43)申请公布日2022.03.18(21)申请号202111498252.8(22)申请日2021.12.09(71)申请人北京信息科技大学地址100192北京市海淀区清河小营东路12号(72)发明人廖擎玮侯薇廖柯璇秦雷(74)专利代理机构北京慕达星云知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11465代理人崔自京(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种锂硫电池正极材料的制备方法及其应用(57)摘要本发明公开了一种锂硫电池正极材料的制备方法，包括一个利用原位气相沉积法得到BP@MQD的步骤；一个将单质硫与BP@MQD复合的步骤。利用烧杯将一定比例的红磷粉末和硼化镁粉末充分混合，再放入马弗炉中进行烧结；通过离心洗涤的方法去除产物中非定形态的氧化硼，即可得到所需宿主材料。宿主材料中的氧化镁量子点具有强极性，可以捕捉长链多硫化物，减少穿梭效应；BP@MQD异质结可以提升电子转移速率，加快反应动力学。该发明中，单质硫做为正极活性材料，BP@MQD作为硫的宿主材料，与其他锂硫电池正极材料相比，优化了电池的循环稳定性能和倍率性能。此制备方法流程简单，对设备要求低，性能优异，适合大规模商业电池的生产。CN114203994ACN114203994A权利要求书1/1页1.一种锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将黑磷粉末与硼化镁粉末混合，然后放入烧杯中加入去离子水，搅拌24h；(2)将干燥后的粉末放入坩埚中，然后进行烧结；(3)将烧结后的粉末进行洗涤，然后烘干，得到黑磷和氧化镁量子点的复合材料；(4)将上述复合材料与单质硫混合并研磨15min，得到混合产物(5)在混合产物中加入CS2继续研磨1‑3h，得样品；(6)将样品放入密闭容器中，再在150‑160℃下保温4‑12h，取出后冷却至室温，即得所述锂硫电池正极材料。2.根据权利要求1所述的一种锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述黑磷粉末与硼化镁粉末的质量比为1：(1‑7)。3.根据权利要求1所述的一种锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述烧结温度为570‑720℃，升温速率10℃/min，保温时间为14‑24h。4.根据权利要求1所述的一种锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述洗涤为采用去离子水离心洗涤，洗涤次数≥3。5.根据权利要求1所述的一种锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述烘干温度为60℃。6.根据权利要求1所述的一种锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述复合材料与单质硫的质量比为1:3。7.根据权利要求1所述的一种锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述混合产物与CS2的质量比为1:5。8.如权利要求1‑7任一所述的锂硫电池正极材料的制备方法制备得到的锂硫电池正极材料在锂硫电池储能中的应用。9.根据权利要求8所述的锂硫电池正极材料在锂硫电池储能中的应用，其特征在于，将锂硫电池正极材料与乙炔黑和聚偏氟乙烯混合研磨1‑5h，然后加入N‑甲基吡咯烷酮10‑50ml后得到黑色均匀的浆料，再涂布到铝箔上，然后60℃下烘干得到组装电池的极片，最后组装成锂硫电池。10.根据权利要求9所述的锂硫电池正极材料在锂硫电池储能中的应用，其特征在于，锂硫电池正极材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯的质量比为8:1:1。2CN114203994A说明书1/4页一种锂硫电池正极材料的制备方法及其应用技术领域[0001]本发明涉及材料科学技术领域，更具体的说是涉及一种锂硫电池正极材料的制备方法及其应用。背景技术[0002]典型的锂硫电池的反应机理是电化学机理，正负极的硫与锂通过得失电子反应生成硫化物，正极和负极反应后形成的电势差即为放电电压。当外加电压时，正、负极反应逆向进行，此时是充电过程。硫作为正极活性材料，主要以S8的形式存在，在地球中储量丰富，具有价格低廉、环境友好等特点。根据单位质量的单质硫完全变为S2‑所能提供的电量可得出硫的理论放电质量比容量为1675mAh/g，同理可得出单质锂的理论放电质量比容量为3860mAh/g。高容量、高比能量等优点使得锂硫电池成为有前景的新型电池。[0003]但是单质硫的电子、离子导电性都很差，硫材料在室温下的电导率极低(5.0×10‑30‑1S·cm)，反应的最终产物Li2S2和Li2S也是电子绝缘体，不利于电池的高倍率性能；锂硫电池的充放电过程复杂，中间产物多，穿梭效应导致了活性物质