一种石墨烯/钛酸锂包覆的硫化锂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CN105609735A(43)申请公布日2016.05.25(21)申请号201610094702.X(22)申请日2016.02.21(71)申请人钟玲珑地址518057广东省深圳市南山区南山大道3128号中山苑6-604(72)发明人钟玲珑肖丽芳(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/485(2010.01)H01M4/58(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种石墨烯/钛酸锂包覆的硫化锂复合材料的制备方法(57)摘要本发明提供一种石墨烯/钛酸锂包覆的硫化锂复合材料的制备方法，包括以下几个步骤：步骤（1）将商用硫化锂装入密封的球磨罐中，再装入球磨机进行球磨，得到纳米硫化锂；步骤（2）将钛酸四丁酯搅拌下加入到乙醇中，溶解形成钛酸四丁酯乙醇溶液。步骤（3）将纳米硫化锂分散到含有氨水的乙醇溶液中，再将钛酸四丁酯乙醇溶液滴加到悬浮液中；步骤（4）将得到的前驱体与碳酸锂粉末混合，加入到惰性气体保护的马弗炉中反应，得到钛酸锂包覆的硫化锂；步骤（5）将钛酸锂包覆的硫化锂和石墨烯加入到四氢呋喃中，超声反应，得到石墨烯/钛酸锂包覆的硫化锂复合材料。本发明的材料在充放电过程中，钛酸锂结构较稳定，有效的阻止硫基材料的流失。CN105609735ACN105609735A权利要求书1/1页1.一种石墨烯/钛酸锂包覆的硫化锂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤（1）在惰性气体保护的手套箱内将商用硫化锂装入密封的球磨罐中，再装入球磨机进行球磨，得到纳米硫化锂；步骤（2）将钛酸四丁酯搅拌下加入到乙醇中，溶解形成钛酸四丁酯乙醇溶液；步骤（3）将得到的纳米硫化锂分散到含有氨水的乙醇溶液中，不断搅拌形成悬浮液，再将钛酸四丁酯乙醇溶液滴加到悬浮液中，搅拌反应，然后蒸发掉溶剂，得到固体粉末加入到惰性气体保护的马弗炉反应，得到前驱体；步骤（4）将得到的前驱体与碳酸锂粉末混合，加入到惰性气体保护的马弗炉中反应，得到钛酸锂包覆的硫化锂；步骤（5）将钛酸锂包覆的硫化锂和石墨烯加入到四氢呋喃中，超声反应，然后蒸发溶剂得到石墨烯/钛酸锂包覆的硫化锂复合材料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中球磨时间为0.5~3小时，球磨速度为500~3000转/分钟。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中钛酸四丁酯乙醇溶液的质量浓度为5~10%。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）硫化锂乙醇溶液质量浓度为5~10%；氨水的体积为乙醇溶液的1~5%;钛酸四丁酯乙醇溶液与硫化锂乙醇溶液的体积比例为1:1~10；搅拌反应的温度为40~60℃；反应时间为24~48小时，在马弗炉中反应温度为300~400℃，反应时间为1~3小时。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中碳酸锂的加入量与钛酸四丁酯的质量比74：340，在马弗炉中的反应温度为800~900℃；反应时间为2~5小时。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（5）中石墨烯与钛酸锂包覆的硫化锂的质量比为1:10~100;超声时间为0.5~3小时。2CN105609735A说明书1/4页一种石墨烯/钛酸锂包覆的硫化锂复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及纳米材料合成，特别涉及一种锂硫电池正极材料的制备方法。[0002]背景技术[0003]锂硫电池是以金属锂为负极，单质硫为正极的电池体系。锂硫电池的具有两个放电平台（约为2.4V和2.1V），但其电化学反应机理比较复杂。锂硫电池具有比能量高（2600Wh/kg）、比容量高（1675mAh/g）、成本低等优点，被认为是很有发展前景的新一代电池。但是目前其存在着活性物质利用率低、循环寿命低和安全性差等问题，这严重制约着锂硫电池的发展。造成上述问题的主要原因有以下几个方面：（1）单质硫是电子和离子绝缘体，室温电导率低（5×10-30S·cm-1），由于没有离子态的硫存在，因而作为正极材料活化困难；（2）在电极反应过程中产生的高聚态多硫化锂Li2S（8＞nn≥4）易溶于电解液中，在正负极之间形成浓度差，在浓度梯度的作用下迁移到负极，高聚态多硫化锂被金属锂还原成低聚态多硫化锂。随着以上反应的进行，低聚态多硫化锂在负极聚集，最终在两电极之间形成浓度差，又迁移到正极被氧化成高聚态多硫化锂。这种现象被称为飞梭效应，降低了硫活性物质的利用率。同时不溶性的Li2S和Li2S2沉积在锂负极表面，更进一步恶化了锂硫电池的性能；（3）反应最终产物Li2S同样是电子绝缘体，会沉积在硫电极上，而锂离子在固态硫化锂中迁移速度慢，使电化学反应动力学速度