一种锂硫电池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CN109461903A(43)申请公布日2019.03.12(21)申请号201811147439.1(22)申请日2018.09.29(71)申请人昆明理工大学地址650093云南省昆明市五华区学府路253号(72)发明人张正富徐嘉辉范苏晓任艳昆(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种锂硫电池复合正极材料的制备方法(57)摘要本发明公开一种锂硫电池复合正极材料的制备方法，将六水合硝酸钴和碳纳米管加入甲醇中，将2-甲基咪唑加入甲醇中，将两种溶液快速混合在一起，在室温下静置陈化，经离心分离洗涤和干燥后，在氩气气氛下保温，然后在二氧化碳气氛下进行热处理，在氩气气氛下随炉冷却到室温，得到锂硫电池复合正极材料；本发明制备的锂硫电池复合正极材料具有粒度小、均匀、比表面积大、导电性等优点；该材料具有较高的放电比容量和优异的循环稳定性。CN109461903ACN109461903A权利要求书1/1页1.一种锂硫电池复合正极材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）将六水合硝酸钴和碳纳米管加入到甲醇中，六水合硝酸钴和碳纳米管的质量比为10:1~3，制得六水合硝酸钴和碳纳米管总的质量分数为1~1.5%的混合溶液，磁力搅拌联合超声分散30min，获得混合溶液A；将2-甲基咪唑加入甲醇中制得2-甲基咪唑的质量分数为1~1.5%的溶液，磁力搅拌联合超声分散30min，获得混合溶液B；（2）将步骤（1）的混合溶液A和混合溶液B混合得到混合液C，混合液C在室温下陈化24~36h，用甲醇和去离子水分别离心洗涤沉淀三次，60℃干燥8~24h得到复合粉末；（3）将步骤（2）的复合粉末在氩气气氛下、升温至600~800℃保温2~3h，之后更换为二氧化碳气氛以相同的升温速率升温至800~900℃热处理0.5~1.5h，然后换回氩气气氛随炉冷却到室温；（4）将步骤（3）的产物与硫粉混合后在155℃下热处理6~24h，得到锂硫电池复合正极材料。2.根据权利要求1所述锂硫电池复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）磁力搅拌器搅拌联合超声分散的磁力搅拌转速为600~1000r/min，超声功率为400~600W。3.根据权利要求1所述锂硫电池复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）混合溶液A和混合溶液B按照六水合硝酸钴和2-甲基咪唑的质量比为1:1~4进行混合。4.根据权利要求1所述锂硫电池复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）的升温速率为3~5℃/min。5.根据权利要求1所述锂硫电池复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中步骤（3）的产物与硫粉按照质量比为1:3~5混合。2CN109461903A说明书1/5页一种锂硫电池复合正极材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种锂硫电池复合正极材料的制备方法，属于锂电池技术领域。背景技术[0002]能源是当今社会发展的命脉，化石燃料日益枯竭以及严重的环境污染问题使得新能源的存储与应用成为目前重要的研究热点。作为重要的储能系统，锂电池在新能源技术领域备受关注。目前，电动汽车等新能源技术的发展对锂电池提出了更高的要求，其中能量密度及功率密度是特别需要关注的方面。锂电池的能量密度主要由电极材料的能量密度决定。[0003]传统的锂离子电池由于材料理论比容量和能量密度的限制，电化学性能提升的空间已经不大，传统的锂离子电池难以满足电动汽车以及一些高性能的便携储能设备对二次电池的需求，使得下一代锂电池的候选集中在具有较高理论比容量和能量密度的材料上。单质硫这一地球上储量丰富、价格便宜且低毒的材料正好满足这一要求，硫单质与金属锂配对的锂硫电池具有高理论比容量(1675mAh/g)和能量密度(2500Wh/kg)，使得锂硫电池成为下一代锂电池的研究热点。[0004]然而由于硫单质本身的物理性质导致其常温下导电性很差，使得硫元素无法直接作为电极材料与锂电极相匹配发挥出其理论的容量和优势，同时锂硫电池的充放电过程中体积膨胀十分明显，多硫化物的溶出与反应中间产物在两极之间穿梭这些缺陷也使硫正极材料与一般的导电碳材料结合并不能完全解决问题，同时存在着容量衰减快速、正极活性物质利用率低、倍率性能差以及循环寿命短等问题，使锂硫电池的应用对复合骨架材料有着较高的要求，这也是锂硫电池真正走向应用的难题和掣肘。因此针对这些问题，如何提高锂硫电池正极活性物质利用率和循环寿命以及改善倍率性能成为锂硫电池的研究热点。发明内容[0005]本发明的目的在于提供一种锂硫电池复合正极