【技術實現步驟摘要】
本申請涉及鋰硫電池領域，尤其涉及一種三元復合正極材料及其制備方法以及正極極片、鋰硫電池和用電設備。
技術介紹
1、硫的理論比容量高達1675mah/g，是理想的正極材料。將其與金屬鋰負極裝成鋰硫電池時，其理論能量密度高達2600wh/kg，約為當前商業化鋰離子電池的十倍。所以，鋰硫電池被視為最具有應用前景的儲能體系之一，并且硫擁有資源豐富、成本低廉以及綠色環保等優點，使得鋰硫電池具有極好的商業化應用前景。但其在實際應用中存在多種限制，例如單質硫及其放電產物(多硫化鋰)具有低的電子和離子電導率，這嚴重限制了鋰硫電池的比容量及倍率性能的發揮；放電過程中產生的多硫化鋰會溶解到電解液中，并容易形成“穿梭效應”到負極，導致電池出現低的庫倫效率、容量的快速衰減和嚴重的自放電；且單質硫在充放電過程中存在的嚴重體積變化易導致極片導電結構遭到機械破壞。
技術實現思路
1、有鑒于此，本申請的目的在于提供一種三元復合正極材料及其制備方法，使得三元復合正極材料能夠保證鋰硫電池同時具備高能量密度、倍率性能和循環穩定性能；
2、本申請的另外一個目的在于提供基于上述三元復合正極材料的正極極片、鋰硫離子電池和用電設備。
3、為了解決上述技術問題/達到上述目的或者至少部分地解決上述技術問題/達到上述目的，作為本申請的第一個方面，提供了一種三元復合正極材料，包括硫材料內核、導電材料和銳鈦礦二氧化鈦包覆層，所述銳鈦礦二氧化鈦包覆層包覆硫材料內核，所述導電材料摻雜于所述硫材料內核中形成導電網絡并有
4、可選地，所述硫材料內核、導電材料和銳鈦礦二氧化鈦包覆層的質量比為(80-90)：(1-9)：(1-5)。
5、進一步可選地，所述導電材料包括導電炭黑、碳納米管、石墨烯、導電碳布中的一種或兩種以上。
6、作為本申請的第二個方面，提供了所述的三元復合正極材料的制備方法，包括：
7、將硫材料和導電材料在有機溶劑中充分混合，然后再與鈦源材料充分混合，獲得前驅液；
8、所述前驅液中加氨水產生沉淀，分離出沉淀獲得非晶相的二氧化鈦/硫/導電材料三元復合材料；
9、所述非晶相的二氧化鈦/硫/導電材料三元復合材料加熱處理后獲得銳鈦礦二氧化鈦/硫/導電材料三元復合正極材料。
10、可選地，所述鈦源材料包括鈦酸四丁酯。進一步可選地，所述硫材料：導電材料：鈦酸四丁酯：氨水的質量比為(80-90):(1-9):(5-15):(1.5-4.5)。
11、可選地，所述加熱處理的溫度為400-500℃。
12、作為本申請的第三個方面，提供了一種正極極片，包括集流體和涂覆在集流體表面的正極活性材料，所述正極活性材料包括本申請所述的三元復合正極材料。
13、作為本申請的第四個方面，提供了一種鋰硫電池，包括負極極片、本申請所述的正極極片，以及隔膜和電解液。
14、作為本申請的第五個方面，提供了一種用電設備，包括本申請所述的鋰硫電池，所述鋰硫電池為所述用電設備提供電能。
15、本申請采用的硫材料具有較高的脫嵌鋰容量，能確保正極材料及鋰硫電池具有較高的質量能量密度；采用的銳鈦礦二氧化鈦材料，作為包覆層能有效抑制充放電過程中硫的體積變化，且二氧化鈦材料對多硫化物具有較強的吸附能力，能有效抑制多硫化物的溶解擴散，從而提升材料的循環穩定性能。且銳鈦礦二氧化鈦材料具有優異的循環穩定性能、優異的倍率性能，以及良好的脫嵌鋰容量，作為三元正極材料的包覆層，能提升材料的倍率性能、提高材料的脫嵌鋰容量，且包覆層能隔絕硫材料與外界空氣和水的接觸，避免硫材料在電池制造過程中產生有毒有害氣體，使得具有該三元材料的鋰硫電池符合現有鋰離子電池的生產工藝，具有批量生產的優勢；采用的導電材料具有較大的比表面積和優秀的導電性能，不僅可以摻雜在硫顆粒中形成導電網絡，而且部分導電材料伸出二氧化鈦包覆層，可直接將電子導入內部，這種結構可以有效抑制多硫化鋰的溶解擴散和緩解硫的體積膨脹，從而提升三元復合材料的倍率性能和循環穩定性能。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種三元復合正極材料，其特征在于，包括硫材料內核、導電材料和銳鈦礦二氧化鈦包覆層，所述銳鈦礦二氧化鈦包覆層包覆硫材料內核，所述導電材料摻雜于所述硫材料內核中形成導電網絡并有部分導電材料伸出二氧化鈦包覆層外。
2.根據權利要求1所述的三元復合正極材料，其特征在于，所述硫材料內核、導電材料和銳鈦礦二氧化鈦包覆層的質量比為(80-90)：(1-9)：(1-5)。
3.根據權利要求1或2所述的三元復合正極材料，其特征在于，所述導電材料包括碳納米管、石墨烯、導電碳布中的一種或兩種以上。
4.權利要求1所述的三元復合正極材料的制備方法，其特征在于，包括：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述鈦源材料包括鈦酸四丁酯。
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述硫材料：導電材料：鈦酸四丁酯：氨水的質量比為(80-90):(1-9):(5-15):(1.5-4.5)。
7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述加熱處理的溫度為400-500℃。
8.一種正極極片，其特征在于，包括集
9.一種鋰硫電池，其特征在于，包括負極極片、權利要求8所述的正極極片，以及隔膜和電解液。
10.一種用電設備，其特征在于，包括權利要求9所述的鋰硫電池，所述鋰硫電池為所述用電設備提供電能。
...【技術特征摘要】
1.一種三元復合正極材料，其特征在于，包括硫材料內核、導電材料和銳鈦礦二氧化鈦包覆層，所述銳鈦礦二氧化鈦包覆層包覆硫材料內核，所述導電材料摻雜于所述硫材料內核中形成導電網絡并有部分導電材料伸出二氧化鈦包覆層外。
2.根據權利要求1所述的三元復合正極材料，其特征在于，所述硫材料內核、導電材料和銳鈦礦二氧化鈦包覆層的質量比為(80-90)：(1-9)：(1-5)。
3.根據權利要求1或2所述的三元復合正極材料，其特征在于，所述導電材料包括碳納米管、石墨烯、導電碳布中的一種或兩種以上。
4.權利要求1所述的三元復合正極材料的制備方法，其特征在于，包括：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述鈦源...
【專利技術屬性】
技術研發人員：談尚華，王影，張顯，張正，詹世英，
申請(專利權)人：格力鈦新能源股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。