一种锂硫电池层状多孔碳/硫复合正极材料的制备方法.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CN110350177A(43)申请公布日2019.10.18(21)申请号201910628221.6H01M10/052(2010.01)(22)申请日2019.07.12H01M10/058(2010.01)(71)申请人太原科技大学地址030024山西省太原市万柏林区窊流路66号(72)发明人张敏刚郭锦李占龙闫晓燕连晋毅(74)专利代理机构北京志霖恒远知识产权代理事务所(普通合伙)11435代理人申绍中(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/62(2006.01)H01M4/139(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种锂硫电池层状多孔碳/硫复合正极材料的制备方法(57)摘要本发明属于锂电池电极材料技术领域，具体涉及一种锂硫电池层状多孔碳/硫复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：S1、以竹子为碳源，将竹子切成小竹节，在NaOH溶液中煮，再加盐酸至中性，洗涤至少两次后烘干；S2、将处理好的小竹节在浓磷酸溶液浸泡，并干燥；S3、将上述烘干后的小竹节转移到管式炉中，在惰性气氛中炭化制得排列整齐的层状多孔活性炭HPBAC；S4、采用熔融扩散法制备HPBAC/S复合物；S5、制备HPBAC/S复合正极；S6、组装电池。本发明制得比表面积和孔体积更大的碳/硫复合正极材料，不仅能提高硫的负载量，还能改善硫电极的电化学稳定性。本发明用于锂硫电池正极材料的制备。CN110350177ACN110350177A权利要求书1/1页1.一种锂硫电池层状多孔碳/硫复合正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、以竹子为碳源，将竹子切成小竹节，在NaOH溶液中煮，再加盐酸至中性，洗涤至少两次后烘干；S2、将上述处理好的小竹节再在浓磷酸溶液浸泡，并干燥；S3、将上述处理后的小竹节转移到管式炉中，在惰性气氛中炭化制得排列整齐的层状多孔活性炭HPBAC；S4、采用熔融扩散法制备HPBAC/S复合物；S5、制备HPBAC/S复合正极；S6、组装电池。2.根据权利要求1所述的一种锂硫电池层状多孔碳/硫复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述S1中竹子的处理方法为：将自然风干的竹子切割成3×4×10mm的小竹节，用去离子水将小竹节煮3次，自然晾干。3.根据权利要求1所述的一种锂硫电池层状多孔碳/硫复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述S1中NaOH溶液和盐酸的浓度均为1mol/L，在NaOH溶液中煮的时间为1h。4.根据权利要求1所述的一种锂硫电池层状多孔碳/硫复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述S2中将小竹节和浓度大于等于85%的浓磷酸混合物置于烧杯中在80℃的温度下浸泡12h，并于120℃的温度下在鼓风干燥箱中干燥12h。5.根据权利要求1所述的一种锂硫电池层状多孔碳/硫复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述S3中的惰性气氛为流动的500℃氮气，氮气流速为40mL∙min-1，加热速率为3℃∙min-1。6.根据权利要求1所述的一种锂硫电池层状多孔碳/硫复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述S3中在管式炉中的炭化时间为4h。7.根据权利要求1所述的一种锂硫电池层状多孔碳/硫复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述S4中的熔融扩散法为利用行星式球磨机将过400目筛的升华硫和HPBAC按质量比为8:2混合，以180r/min转速机械球磨6h，再将放有复合物的瓷舟放置于管式炉中，在-1流速为40mL·min的N2气氛保护下155℃保温12h，200℃保温2h，制得HPBAC/S复合物，60℃真空干燥24h后待用。8.根据权利要求1所述的一种锂硫电池层状多孔碳/硫复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述S5中制备HPBAC/S复合正极的方法为通过将浆料均匀地涂覆于铝箔上来制备硫电极，电极浆料含有70wt％的HPBAC/S复合物、20wt％的AB和10wt％的PVDF，NMP作为分散剂，然后将电极片在60℃下真空干燥12h，金属锂片作对电极，Celgard2500为隔膜，电解质由LiTFSI与DOL和DME（体积比为1:1）的混合物组成。9.根据权利要求1所述的一种锂硫电池层状多孔碳/硫复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述S6中组装电池在充满氩气的手套箱中进行的。2CN110350177A说明书1/4页一种锂硫电池层状多孔碳/硫复合正极材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于锂电池电极材料技术领域，具体涉及一种锂硫电池层状多孔碳/硫复合正极材料的制备方法。背景技术[0002]锂硫电池充放电过程中反应复杂，其总电极反应为：。在放电过程中，锂与硫反应生成的多硫化锂中间产物易溶于电