一种以复合碳纳米纤维制备锂硫电池正极材料的方法.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CN113555543A(43)申请公布日2021.10.26(21)申请号202110606108.5(22)申请日2021.05.26(71)申请人上海电力大学地址200090上海市杨浦区平凉路2103号(72)发明人闵宇霖张海燕张宇鹏耿远顾榕赵奕韡徐群杰(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225代理人刘燕武(51)Int.Cl.H01M4/38(2006.01)H01M4/583(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/052(2010.01)C01B32/15(2017.01)权利要求书1页说明书6页附图6页(54)发明名称一种以复合碳纳米纤维制备锂硫电池正极材料的方法(57)摘要本发明涉及一种以复合碳纳米纤维制备锂硫电池正极材料的方法，包括以下步骤：(1)取(NH4)2MoO4、聚苯乙烯和PAN溶于DMF溶液中，形成前驱体溶液；(2)将前驱体溶液进行静电纺丝，所得纺丝产物烘干，烧结，得到Mo2CNPs‑CNFs正极宿主材料；(3)将硫与Mo2CNPs‑CNFs正极宿主材料研磨混合，再加入二硫化碳继续研磨，所得混合物放入反应釜内加热反应，即得到目标产物Mo2CNPs‑CNFs/S正极材料。与现有技术相比，本发明不仅可以有效抑制多硫化物的穿梭效应，还能够缓解正极在电池充放电过程中体积膨胀的问题，提升了电池的循环稳定性。CN113555543ACN113555543A权利要求书1/1页1.一种以复合碳纳米纤维制备锂硫电池正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取(NH4)2MoO4、聚苯乙烯和PAN溶于DMF溶液中，形成前驱体溶液；(2)将前驱体溶液进行静电纺丝，所得纺丝产物烘干，烧结，得到Mo2CNPs‑CNFs正极宿主材料；(3)将硫与Mo2CNPs‑CNFs正极宿主材料研磨混合，再加入二硫化碳继续研磨，所得混合物放入反应釜内加热反应，即得到目标产物Mo2CNPs‑CNFs/S正极材料。2.根据权利要求1所述的一种以复合碳纳米纤维制备锂硫电池正极材料的方法，其特征在于，步骤(1)中，(NH4)2MoO4、聚苯乙烯、PAN和DMF的添加量之比为(300～500)mg：(350～450)mg：(450～530)mg：(20～50)mL。3.根据权利要求1所述的一种以复合碳纳米纤维制备锂硫电池正极材料的方法，其特征在于，步骤(2)中，静电纺丝过程中，注射器与铝箔收集器的距离固定在18cm，流速为1～2mL/h。4.根据权利要求1所述的一种以复合碳纳米纤维制备锂硫电池正极材料的方法，其特征在于，步骤(2)中，烧结过程具体为：在惰性气体气氛下，升温至600‑1000℃并保温2‑5h。5.根据权利要求4所述的一种以复合碳纳米纤维制备锂硫电池正极材料的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述惰性气体为氮气。6.根据权利要求4所述的一种以复合碳纳米纤维制备锂硫电池正极材料的方法，其特征在于，步骤(2)中，升温速率控制为1～5℃/min。7.根据权利要求1所述的一种以复合碳纳米纤维制备锂硫电池正极材料的方法，其特征在于，步骤(3)中，硫与Mo2CNPs‑CNFs正极宿主材料的质量比为3:1。8.根据权利要求1所述的一种以复合碳纳米纤维制备锂硫电池正极材料的方法，其特征在于，步骤(3)中，加入二硫化碳后继续研磨30～60min。9.根据权利要求1所述的一种以复合碳纳米纤维制备锂硫电池正极材料的方法，其特征在于，步骤(3)中，加热反应的温度为150～160℃，时间为10～12h。10.根据权利要求9所述的一种以复合碳纳米纤维制备锂硫电池正极材料的方法，其特征在于，步骤(3)中，加热反应的温度为155℃。2CN113555543A说明书1/6页一种以复合碳纳米纤维制备锂硫电池正极材料的方法技术领域[0001]本发明属于电极材料制备技术领域，涉及一种以复合碳纳米纤维制备锂硫电池正极材料的方法。背景技术[0002]以单质硫为正极、金属锂为负极的锂硫电池，在放电过程中，锂金属负极被氧化形成锂离子和电子，锂离子和电子分别通过电解液和外部电路到达硫正极。在正极侧，硫与锂离子和电子反应，经过还原生成硫化锂。其具有较高的理论比容量(1672mAhg‑1)和理论能量密度(2600Whkg‑1)，此外，单质硫具有储量高、价格低廉、环境友好等特点。但硫正极的电化学利用率低、容量衰减快是阻碍锂硫电池商业化的主要障碍，造成以上问题的主要原因有一下几个方面：[0003]1)硫及其各种放电产物(Li2Sx，x＝1‑8)的离子导电性和电子导电性较差，导致电池内阻高，活性物质利用率低。[0004]2)在放电过程中，形成了在有机电解质中溶解度高的中高阶多硫化物