一种硫碳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CN106159267A(43)申请公布日2016.11.23(21)申请号201610816722.3(22)申请日2016.09.12(71)申请人贵州梅岭电源有限公司地址563003贵州省遵义市中华北路705号(72)发明人王振王雪丽王庆杰魏俊华陈铤贺焰赵洪楷牟钦尧(74)专利代理机构贵阳中新专利商标事务所52100代理人吴无惧(51)Int.Cl.H01M4/583(2010.01)H01M4/36(2006.01)H01M4/139(2010.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种硫碳复合材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种硫碳复合材料的制备方法，制备的硫碳复合材料由单质硫和导电碳材料组成。本发明中需要按一定质量比称取单质硫和导电碳材料，研磨混合，过筛，置于密封罐进行密封并抽去空气，向密封罐中通入惰性气体，然后将密封罐置于炉体中加热至130℃~160℃下保持5h~6h，之后继续加热至310℃~350℃下保持2h~3h，然后自然冷却，研磨过筛，即制备得到所需硫含量的硫碳复合材料。本发明方法制备的硫碳复合材料具有电化学活性高，比容量大的优点，以该硫碳复合材料为正极的锂硫电池循环性能好，且该发明方法操作方便、简单易行，具有广阔的应用前景。CN106159267ACN106159267A权利要求书1/1页1.一种硫碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）称取一定质量比例的单质硫和导电碳材料，其中硫含量以质量百分比计，硫含量在50wt.%~80wt.%之间，通过研磨混合均匀，过筛，得到单质硫与导电碳的混合粉末材料；2）将步骤1）制备的混合粉末材料装入密封罐并抽去空气通入惰性气体，将密封罐置于炉体中加热至130℃~160℃下保持5h~6h，然后升温至310℃~350℃下保持2h~3h，自然冷却后研磨、过筛，即制备得到粉末状硫碳复合材料。2.根据权利要求1所述的一种硫碳复合材料的制备方法，其特征在于：单质硫为高纯硫或升华硫。3.根据权利要求1所述的一种硫碳复合材料的制备方法，其特征在于：锂硫电池可为一次电池或二次电池，导电碳材料为科琴黑、导电碳黑、碳纳米管、石墨烯或活性炭。4.根据权利要求1所述的一种硫碳复合材料的制备方法，其特征在于：密封罐为具有抽真空功能的陶瓷罐或不锈钢罐，罐体体积为200ml~400ml之间。5.根据权利要求1所述的一种硫碳复合材料的制备方法，其特征在于：惰性气体为高纯氮气或氩气。6.根据权利要求1所述的一种硫碳复合材料的制备方法，其特征在于：惰性气体通气时间为15~30min。2CN106159267A说明书1/3页一种硫碳复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明主要涉及锂硫电池正极用硫碳复合材料制备方法，属于化学储能电池领域。本发明通过分步热处理法，使单质硫与导电碳材料均匀混合或包覆，以有效改善锂硫电池正极的导电性能。背景技术[0002]近些年来，随着科学技术的不断发展和进步，各种便携式电子设备、电动汽车及军事武器装备等发展迅速，迫切需要更高比能量的电池来提高设备的使用时间或续航里程。[0003]在现有的电池体系中，锂硫电池被认为是最具潜力的新型二次电池体系之一。单-1质硫的理论比容量达1672mAh·g，高于传统锂离子电池正极材料LiCoO2、LiMnO2、LiFePO4及NCM三元材料等，且单质硫储量丰富、价格低廉、环境友好；锂硫电池的理论比能量高达-12600Wh·kg（金属锂与硫完全反应生成Li2S），亦远高于目前广泛使用的锂离子电池。[0004]但是，锂硫电池在实用化进程中仍有很多问题需要解决。单质硫在室温下具有绝缘特性（5×10-3S·cm-125℃），决定了其作为电极材料需要掺入大量的导电剂来改善其导电性能，导电性能的优劣决定了正极的活性物质利用率和倍率性能；单质硫在充放电过程中生成的中间产物聚硫化物易溶于有机电解液造成穿梭效应，且硫在充放电过程中的收缩膨胀会造成电极结构的破坏，使得锂硫电池的容量衰减快，循环稳定性差。[0005]针对锂硫电池存在的问题，需要制备硫碳复合材料以替代单质硫作为锂硫电池正极材料。导电碳材料具有高导电性、高孔容积和高比表面积，且碳的表面对硫具有亲合性，与硫之间有较强的物理吸附作用，非常适合作为单质硫的载体。发明内容[0006]本发明要解决的技术问题是：提供一种硫碳复合材料的制备方法，通过单质硫与导电碳材料进行分步热处理法制备硫碳复合材料，以提升硫材料的导电性能，从而提高锂硫电池活性物质的利用率。[0007]锂硫电池容量衰减快、循环稳定性差的主要原因是电极材料的导电性能差以及放电中间产物在电解液中的溶解。为此，本发明