一种原位碳包覆硫制备纳微结构碳硫复合材料的方法.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CN106328946A(43)申请公布日2017.01.11(21)申请号201610800937.6(22)申请日2016.09.05(71)申请人长春劲能科技集团股份有限公司地址130012吉林省长春市高新区越达路666号办公楼2层(72)发明人谢海明王钊朱天成(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569代理人李娜(51)Int.Cl.H01M4/583(2010.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/139(2010.01)H01M10/052(2010.01)B82Y30/00(2011.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种原位碳包覆硫制备纳微结构碳硫复合材料的方法(57)摘要本发明公开了一种原位碳包覆硫制备纳微结构锂硫电池正极材料的方法，首先将硫酸钠，有机碳源，无机碳源和溶剂混合并球磨，将得到的混合物进行喷雾干燥，得到微米级固体粉末，将微米级固体粉末加入到高温炉中煅烧，得到纳微结构的固体粉末，将纳微结构的固体粉末分散在氧化剂溶液中反应1～48h获得具有纳微结构的碳包覆硫的锂硫电池正极材料。本发明制备的具有微纳结构的碳包覆硫的锂硫电池正极材料具有高的放电容量和良好的循环稳定性，能够很好的保护硫正极，抑制多硫化物的溶解，有效的改善了电池材料的性能。CN106328946ACN106328946A权利要求书1/1页1.一种原位碳包覆硫制备纳微结构碳硫复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将硫源、有机碳源、无机碳源和溶剂混合，得到混合物；(2)将所述步骤(1)得到的混合物进行喷雾干燥，得到微米级固体粉末；(3)将所述步骤(2)得到的微米级固体粉末在保护气体氛围中煅烧，得到纳微结构的固体粉末；(4)将所述步骤(3)得到纳微结构的固体粉末与氧化剂在液相体系中进行氧化反应，得到具有纳微结构的碳硫复合材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的溶剂为水、乙醇和丙酮中的任意一种或几种的混合物。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的硫源为硫酸钠、硫代硫酸钠和亚硫酸钠中的任意一种或几种的混合物。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的有机碳源为葡萄糖、柠檬酸、酚醛树脂、聚乙烯吡咯烷酮和羧甲基纤维素中的一种或几种的混合物。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的无机碳源为石墨、炭黑和石墨烯中的一种或者几种的混合物。6.根据权利要求1～5任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中硫源、有机碳源和无机碳源的质量比为1:0.1～1000:0.1～100。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中喷雾干燥的上料速度为0.1ml/min～10L/min，进风温度为120℃～280℃，出风温度为50℃～150℃。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中煅烧的温度为600℃～1200℃；所述煅烧的时间为1h～48h；升温至所述煅烧温度的升温速率为1℃/min～10℃/min。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)具体为：将所述步骤(3)得到纳微结构的固体粉末与氧化剂溶液混合，进行氧化反应；所述氧化剂为硝酸、碘、过氧化氢、硝酸铁、氯化铁和硫酸铁中的一种或几种的混合物；所述氧化剂溶液的摩尔浓度为0.01mol/L～10mol/L。10.根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中氧化反应的时间为1h～48h。2CN106328946A说明书1/6页一种原位碳包覆硫制备纳微结构碳硫复合材料的方法技术领域[0001]本发明涉及一种锂硫电池正极材料的技术领域，特别涉及一种原位碳包覆硫制备纳微结构锂硫电池正极材料的方法。背景技术[0002]锂离子电池具有循环寿命长、能量密度高等优点，被广泛用于移动电话、手提电脑等电子产品领域，但是，目前锂电池的能量密度仍然很难满足电动车，智能电网等方面的需求。成本更低，能量密度更高，安全性更好的电池就备受人们关注，锂硫电池体系，是锂电池体系中的佼佼者，其重量能量密度远远大于现有的锂离子电池体系，且具有更好的安全性，一直是科学研究的热点，是下一代能源主要的候选者之一。[0003]在锂硫电池体系中，作为正极活性物质的单质硫，在室温下是典型的电子和离子绝缘体，为提高锂硫离子电池正极材料硫的利用率和结构稳定性，通常采用表面包覆等手段避免材料与电解液之间的直接接触。目前制备锂硫电池正极材料的主要方法是利用多孔碳作为宿主材料，将硫在150度条件下注入到多孔碳的宿主材料中，这种方法虽然能够得到较高的锂离子电导率，但是这种方