一种电极复合材料的制备方法.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CN106920937A(43)申请公布日2017.07.04(21)申请号201710200467.4(22)申请日2017.03.30(71)申请人青岛亨迈新能源有限公司地址266706山东省青岛市平度市三城路与梧州路交叉口东南(72)发明人张永光王新(74)专利代理机构天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙)12210代理人赵凤英(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/60(2006.01)H01M4/62(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种电极复合材料的制备方法(57)摘要本发明为一种电极复合材料的制备方法。该方法包括以下步骤：（1）将聚丙烯腈纤维溶于二甲基甲酰胺中，得到混合溶液；（2）再向溶液中加入蔗糖；（3）将硫粉加入上述混合液体中；（4）将上述混合物放入到干燥箱中于烘干12~24h，得到碳包覆的硫化聚丙烯腈材料前驱体；（5）将得到的碳包覆硫化聚丙烯腈球磨，得到碳包覆硫化聚丙烯腈前驱体粉末；（6）放入管式加热炉中加热，最终制得碳包覆硫化聚丙烯腈黑色粉末。本发明获得的碳包覆硫化聚丙烯腈材料造价低廉、对单质硫的利用率高、初始比容量也较高，并且由于表面碳层的存在，提高了材料的导电性能和循环性能。CN106920937ACN106920937A权利要求书1/1页1.一种电极复合材料的制备方法，其特征为该方法包括以下步骤：（1）将聚丙烯腈纤维溶于二甲基甲酰胺中，60~100℃加热搅拌1~6h，形成溶液，搅拌结束后停止加热，得到混合溶液；其中，每mL二甲基甲酰胺加入0.05~0.15g聚丙烯腈纤维；（2）再向溶液中加入蔗糖，搅拌20~60min；每100mL溶液加入1~3g蔗糖；（3）将硫粉分6~10批次加入上述混合液体中，每批次加入的硫粉质量相等，进行搅拌，待硫粉全部放入后再搅拌1~3h；其中，每100mL溶液加入硫粉总量为20~60g；（4）将上述混合物放入到干燥箱中于60~120℃下烘干12~24h，得到碳包覆的硫化聚丙烯腈材料的前驱体；（5）将得到的碳包覆硫化聚丙烯腈以300~600r/min的速率球磨1~6h，得到碳包覆硫化聚丙烯腈前驱体粉末；（6）将上述碳包覆硫化聚丙烯腈前驱体粉末放入管式加热炉中，在氩气保护下以2~5℃/min的升温速率加热至300~500℃并保温3~8h，最终制得电极复合材料。2CN106920937A说明书1/5页一种电极复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池正极材料制备领域，尤其涉及一种碳包覆硫化聚丙烯腈正极材料的制备方法。背景技术[0002]锂硫电池的理论容量为1675mAh/g，质量比能量为2600Wh/kg，实际比能量在室温下为730Wh/kg或900Wh/L，60℃为950Wh/kg或1200Wh/L，并且单质硫在自然界储量丰富、价格低廉，环境友好。但是室温下单质硫是电子的绝缘体，单质硫正极组成的锂硫电池在室温下不能进行充放电。通过研究发现S/PAN为正极材料的锂硫电池，凭借其高的S元素利用率、低廉的造价、轻微的自放电现象、较低的加工温度等特点成为目前高能动力电池的研究热点，极具商业应用潜力，是一种非常有前途的锂离子电池正极材料。[0003]但这类材料也存在自身的一些缺点，比如：该材料中硫的含量不够高，影响硫基正极材料的容量密度，同时，正极材料的堆积密度也较低，电子导电性差，低温性能和动力特性不够理想，这势必影响锂硫电池的体积能量密度和功率能量密度。因此，如何改善以硫化聚丙烯腈材料为正极的锂硫电池的循环性能和导电性是我们应该努力的方向。[0004]目前，碳包覆技术是改善硫正极材料电化学特性最实用和最有效的手段，此技术对提高硫正极材料的电化学特性有着巨大的作用。在锂离子电池正极材料的表面包覆碳层：一方面，可有效地防止反应中活性材料颗粒的脱落和生成的多硫化物的溶解，改善循环性能；另一方面，碳材料的导电性能好，碳包覆后可以改善活性材料的导电性。所以，碳包覆技术是一种能有效改善硫正极材料电化学性能的方法。例如：CN102097618A将铁源、磷源和pH剂按照摩尔比1:1:0.02-0.1的比例放入高温反应釜中，并且按照铁源重量的15％-25％加入碳源，经过反应得到碳包覆的磷酸铁纳米颗粒，之后再将锂源、碳包覆磷酸铁纳米颗粒、含M1和M2的金属盐按摩尔比1:0.94-0.98:0.01-0.03:0.01-0.03以及按铁源重量的15％-25％的碳源湿法混合并干燥，在惰性气体保护下经高温烧结得到碳包覆的正极材料LiFexM1yM2zPO4。CN105576220A将磷酸铁锂材料与碳源混合制得混合物A，之后再与挥发性的铵盐混合得混合物B，另将去离