一種鋰硫電池正極材料及其制備方法技術
Lithium sulfur battery positive electrode material and preparation method thereof
The invention discloses a cathode material of a lithium sulfur battery and a preparation method thereof, wherein the positive electrode material of the lithium sulfur battery comprises a sulfur carbon nano composite material, wherein the sulfur carbon nano composite material comprises carbon nanotubes and TiO
【技術實現步驟摘要】
一種鋰硫電池正極材料及其制備方法
本專利技術涉及一種鋰硫電池正極材料及其制備方法。
技術介紹
以鋰離子電池和超級電容器為代表的新型儲能設備受到了高度重視。鋰離子電池具有比容量大、能量密度高和綠色環保的優勢，是手機和平板等移動電子產品的首選儲能器件。目前大規模應用于鋰離子電池的正極的LiMn2O4、LiCoO2、LiFePO4等傳統材料的理論比容量均在300mAh/g以下，無法滿足新能源動力汽車的續航里程要求。Li-S電池體系可以提供的理論比容量高達1675mAh/g，有希望在短期內發展成為新型的儲能系統。然而，Li-S電池中S的導電性能較差以及充放電過程中產生的聚硫分子的溶解擴散問題限制了該體系的進一步發展和應用。純硫電極的電化學循環性能較差主要是由于單質硫本身作為電極材料，在實際應用中，其電子和離子具有絕緣性，因而需要單質硫與導電性能較好的其他材料通過各種復合方法，制備成復合材料作為電池正極材料使用。硫與碳復合用于制備鋰硫電池正材料，更是近年來的研究熱點。研究者們還研究了硫與高比表面活性炭、導電炭黑、納米碳纖維、石墨、膨脹石墨、石墨烯和介孔碳等的復合材料在鋰硫電池正極材料方面的應用。碳納米管作為一種導電介質，其優良的結構可以負載單質硫，作為一種導電性能良好的材料，在鋰硫電池研究中越來越受到重視。具有微孔結構的碳納米管微球，能優化復合材料的性能，特別是當孔隙尺寸達到納米級別，使得復合材料具有鋰離子傳輸路徑變短、比表面積變大的顯著特點。ChengX.等采用碳納米管(CNTs)與單質硫制備了CNT@S復合材料。實驗結果表明，此復合材料表現出了優異的循環穩定性。...
【技術保護點】
一種鋰硫電池正極材料，其特征在于，包括硫碳納米復合材料，所述硫碳納米復合材料包括碳納米管、TiO
【技術特征摘要】
1.一種鋰硫電池正極材料，其特征在于，包括硫碳納米復合材料，所述硫碳納米復合材料包括碳納米管、TiO2納米顆粒和納米硫粉，所述碳納米管交纏形成具有相互連通的納米微孔隙結構的微米級碳球，所述TiO2納米顆粒均勻分散、鑲嵌在所述微米級碳球中，形成復合碳微球，所述納米硫粉均勻填充在所述復合碳微球中。2.如權利要求1所述的鋰硫電池正極材料，其特征在于，所述復合碳微球與所述納米硫粉的質量比為2：3。3.如權利要求1或2所述的鋰硫電池正極材料，其特征在于，所述TiO2納米粒子的質量含量為10-30％，平均直徑為20nm，所述復合碳微球的直徑約為5μm。4.一種制備如權利要求1至3任一項所述的鋰硫電池正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、配制TiO2納米顆粒、PVA、碳納米管的均勻混合液；S2、使用所述均勻混合液，在油包水乳液體系下，用油包水方法制備得到含有碳納米管微球的溶液；S3、經過水浴加熱將體系中的水分除去后，真空干燥，得到球形結構微粒的固體粉末材料；S4、將得到的固體粉末材料進行碳化處理，使PVA分子發生環化、氧化、交聯反應，形成梯型分子和芳構化結構，進而得到由碳納米管交纏形成的具有相互連通的納米微孔隙結構的微米級碳球，TiO2納米顆粒均勻分散、鑲嵌在所述微米級碳球中，形成復合碳微球；S5、將納米硫粉滲入到所述復合碳微球中。5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中，將PVA粉末加入到去離子水中，在80℃下加熱攪拌至完全溶解，在體系中加入碳納米管，稱取質量分數分別為10-30wt％的TiO2納米顆粒加入至上述溶液中，繼...
【專利技術屬性】
技術研發人員：夏悅，李寶華，賀艷兵，禇曉東，
申請(專利權)人：清華大學深圳研究生院，
類型：發明
國別省市：廣東,44
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