一种锂硫电池用复合正极材料及其制备方法.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CN109301230A(43)申请公布日2019.02.01(21)申请号201811347006.0(22)申请日2018.11.13(71)申请人南昌大学地址330031江西省南昌市红谷滩新区学府大道999号南昌大学前湖校区(72)发明人李勇王雨(74)专利代理机构苏州中合知识产权代理事务所(普通合伙)32266代理人赵晓芳(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)B82Y30/00(2011.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种锂硫电池用复合正极材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种锂硫电池用复合正极材料及其制备方法。该正极材料为导电体与硫的复合材料。本发明制备方法包括如下步骤：首先将硫与导电体混合均匀，放入密闭容器中，并在密闭容器中放入开口瓶，瓶中装有液体；随后将上述密闭容器放入可升温的炉中，升高炉温，在一定温度下保持一定时间；待炉温冷却后，取出容器中的材料，经过离心、洗涤、干燥后即制备出所述锂硫电池用复合正极材料。本发明的硫以纳米颗粒形式均匀分布在导电体基体上，并且硫与导电体之间接触紧密，能有效地抑制“穿梭效应”，提高硫的利用率和结构稳定性。本发明制备的锂硫电池正极材料电化学性能优异，并且制备工艺简单、成本低廉、适合大规模生产，具有广泛的应用前景。CN109301230ACN109301230A权利要求书1/1页1.一种锂硫电池用复合正极材料，其特征在于，所述锂硫电池用复合正极材料为硫与导电体的复合材料。2.根据权利要求1所述的锂硫电池用复合正极材料，其特征在于，所述导电体为石墨烯、碳纳米管、石墨、科琴黑、乙炔黑、超级导电碳黑、碳布、碳纸、不锈钢网、铝王、多孔镍、钛箔中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的锂硫电池用复合正极材料，其特征在于，所述硫的颗粒直径1-50nm。4.一种权利要求1至权利要求3任一项所述的锂硫电池用复合正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：(1)将硫与导电体按比例混合均匀，放入容器中；(2)在容器中放入开口瓶，瓶中装有液体；(3)在容器通入气体，并将容器密封，放入可升温的炉中；(4)升高炉温，在一定温度下保持一定时间；(5)待炉温冷却后，取出容器中的材料，经过离心、洗涤、干燥后即制备出所述锂硫电池用复合正极材料。5.根据权利要求4所述的锂硫电池用复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中硫和导电体的质量百分比分别为：硫50％-90％，导电体10％-50％。6.根据权利要求4所述的锂硫电池用复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的液体为水、乙醇、氨水中的一种或多种，所述氨水浓度为1％-25％。7.根据权利要求4所述的锂硫电池用复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中液体量与容器的体积比为1:100-1:10。8.根据权利要求4所述的锂硫电池用复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的气体为氧气、氩气、氮气、二氧化碳中的一种或多种。9.根据权利要求4所述的锂硫电池用复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的温度为150-240℃，时间为4-20h。10.根据权利要求4所述的锂硫电池用复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中的干燥温度为40-60℃，干燥时间为8-48h。2CN109301230A说明书1/4页一种锂硫电池用复合正极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于锂硫电池正极材料领域，具体涉及一种锂硫电池用复合正极材料及其制备方法。背景技术[0002]锂硫电池是以硫作为电池正极材料，金属锂作为负极的一种锂电池。单质硫在地球中储量非常丰富，具有价格低廉、环境友好等特点。利用硫作为正极材料的锂硫电池，其材料理论比容量和电池理论比能量密度比较高，分别达到1675mAhg-1和2600Whkg-1，远远高于商业上广泛应用的锂离子电池的实际比能量密度(不超过240whkg-1)。并且硫是一种对环境友好的元素，对环境基本没有污染，因此，锂硫电池在未来储能领域具有巨大的应用前景。但是硫正极循环稳定性差，容量衰减快，产生此问题的原因与锂硫电池的反应机理密切相关。放电过程中，硫先形成可溶于电解液的多硫化物，在正极和负极之间迁移，产生“穿梭效应”。迁移到负极的多硫化物会与金属锂发生反应，导致活性硫不可逆比容量的损失。并且硫及其放电终产物导电性差，不溶于电解液的硫化锂不均匀沉积到正极表面，使得硫正极的导电性及电化学反应活性越来越差，进而导致循环稳定性不断恶化。[0003]针对上述问题，其中一种有效的方法是将导电体和硫复合，一方面通过导电体的良好导电