CN110336033B - 一种电池正极材料及其制备方法、一种锂硫电池 - Google Patents

一种电池正极材料及其制备方法、一种锂硫电池 Download PDF

Info

Publication number
CN110336033B
CN110336033B CN201910625007.5A CN201910625007A CN110336033B CN 110336033 B CN110336033 B CN 110336033B CN 201910625007 A CN201910625007 A CN 201910625007A CN 110336033 B CN110336033 B CN 110336033B
Authority
CN
China
Prior art keywords
porous carbon
sulfur
micro
battery
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910625007.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110336033A (zh
Inventor
黄家锐
汪楠楠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Lizhuan Technology Transfer Center Co ltd
Yunnan Baoli Silicon Core Technology Co ltd
Original Assignee
Anhui Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui Normal University filed Critical Anhui Normal University
Priority to CN201910625007.5A priority Critical patent/CN110336033B/zh
Publication of CN110336033A publication Critical patent/CN110336033A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110336033B publication Critical patent/CN110336033B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明提供了一种电池正极材料及其制备方法、一种锂硫电池，通过将蔗糖加入浓硫酸进行脱水碳化，获得含有浓硫酸的多孔碳材料，通过浸泡洗涤至中性去除浓硫酸，在惰性气氛下焙烧获得多孔碳，然后用球磨机球磨制备出微纳米多孔碳粉体。该方法制备出的微纳米多孔碳粉体具有均匀微纳米孔结构和高比表面积。最后，通过熏硫负载硫单质，得到多孔碳负载硫复合正极材料。碳的微纳米、多孔结构有助于负载更多的硫单质，提供大量活性位点，抑制多硫化物穿梭。该多孔碳负载硫用作锂硫电池正极材料，具有较高的比容量、较好的倍率性能和循环稳定性。此外，本发明制备方法的工艺条件温和，步骤简单，产率高，成本低。

Description

一种电池正极材料及其制备方法、一种锂硫电池
技术领域
本发明属于锂硫电池新能源材料技术领域，具体涉及一种电池正极材料及其制备方法、一种锂硫电池。
背景技术
锂硫电池是一种以金属锂为负极、单质硫为正极的二次电池，放电时负极反应为锂失去电子变为锂离子，正极反应为硫与锂离子及电子反应生成硫化物，正极反应和负极反应的电势差即为锂硫电池所提供的工作电压。锂硫电池有较高的理论比容量(1675mAhg-1)，这远大于现阶段所使用的任何商业化二次电池。近年来，锂硫电池因具有高能量密度和髙理论容量等特点，成为高能新型二次电池的主要研究方向之一。又因其电极活性物质单质硫廉价、资源丰富、环境友好，使得锂硫电池极具商业价值。
然而，当前锂硫电池却面临很大的挑战：单质硫的电子导电性和离子导电性差，单质硫在室温下的电导率极低(5.0×10-30s cm-1)，反应的最终产物Li2S2和Li2S也是电子绝缘体，不利于电池的在高倍率下充放电；由于单质硫正极材料及其放电产物硫化锂导电性差，正极材料充放电过程中的体积效应及其与锂离子形成的多硫化物易溶于有机电解液中，以及多硫化物的“穿梭效应”等问题，致使电池中硫的利用率低、循环性能差、倍率性能差。
针对以上问题，目前主要的解决办法是从电解液和正极材料两个方面入手。电解液方面，主要是用醚类的电解液作为锂硫电池的电解液，向电解液中加入一些添加剂(如含氟醚类电解液添加剂，Li2SP2S5添加剂等))，这样可以有效地缓解多硫化锂的溶解问题。正极材料方面，主要是将硫和多孔碳复合，或者多硫化物与多孔碳结合，外层再用导电高分子聚合物包覆，这样可以提高硫复合正极材料的导电性，同时缓解充电过程中产生的体积膨胀问题。2018年，陆胜等人公开了中国发明专利“一种三维多孔碳结构锂硫电池正极复合材料的制备方法”(公开号CN108695497A)，该专利利用自发泡法构筑一种具有多级孔结构的三维碳骨架，作为活性物质单质硫的载体，与单质硫复合后，再采用原位聚合的方法，在其表面包覆上导电高分子聚合物，作为复合电极材料用于锂硫电池正极，表现出较好的电化学性能。同时，Sun Qiang等人在Materials Letters(2019,246,165-168)期刊中报道了一种“热处理辅助的可扩展合成介孔碳用于高性能锂硫电池”，得到的介孔碳具有良好的多孔结构，比表面积大，该介孔碳作为锂硫(Li-S)电池的硫载体，锂硫电池性能得到显著提高。现有专利和文献报道的锂硫电池正极材料虽然表现出较好的循环性能，但这些材料的制备方法较复杂，造孔均匀性还难以控制，多孔碳内部的孔洞仍不能很好地束缚硫负离子。同时，锂离子在电极材料中的传输仍然比较困难，难以有效阻止多硫化物向电解液的扩散和“穿梭效应”，导致碳-硫复合物正极的循环稳定性和倍率性较差，不能满足实际应用的需要。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种电池正极材料，为微纳米多孔碳粉体负载硫复合材料，微纳米多孔碳具有大的比表面积，有利于电子和锂离子传输，可负载更多的硫活性物质。
本发明的另一目的在于提供一种电池正极材料的制备方法，利用价格低廉的蔗糖为原料制备得到微纳米多孔碳，将制备的微纳米多孔碳熏硫获得复合材料，锂硫电池正极材料，制备工艺简单、产率高、成本低。
本发明最终目的在于提供一种锂硫电池，包括上述电池正极材料。
本发明具体技术方案如下：
一种电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将蔗糖分散在浓硫酸中，脱水碳化，得到多孔碳材料；
2)将步骤1)制备的多孔碳材料分散在去离子水中，浸泡洗涤至中性，除去浓硫酸，再烘干；
3)将步骤2)制备产物在惰性气氛下焙烧，随后自然冷却至室温，制得多孔碳材料；
4)将步骤3)制备的多孔碳材料在球磨机中球磨，制得微纳米多孔碳材料；
5)将步骤4)制备的微纳米多孔碳材料与硫粉混合均匀，在惰性气氛下熏硫，得到电池正极材料。
步骤1)中所述蔗糖的质量为1～50g，浓硫酸与蔗糖的质量比为5：1～1：1；
步骤1)中所述脱水碳化在温度为80～280℃条件下进行，脱水碳化时间为0.5～12h；
步骤2)中所述浸泡洗涤，每次浸泡时间为0.5～3h，洗涤6-15次；
步骤3)中所述焙烧温度为550～1100℃，焙烧时间1～15h；
步骤4)中所述球磨机转速为80～450r/min，时间为2～8h；
步骤5)中所述微纳米多孔碳材料与硫粉的质量比为1：1～1：4；
步骤5)所述熏硫在惰性气氛下，熏硫温度为130～170℃，熏硫时间为12～50h。
本发明提供的一种电池正极材料，采用上述方法制备得到。
本发明提供的一种锂硫电池，包括上述电池正极材料。
为了改进锂硫电池的电化学性能，本发明公布一种微纳米多孔碳的制备方法。该方法制备的多孔碳具有高的比表面积，可负载更多的活性物质硫，纳米级的孔洞有利于锚定多硫化物；同时微纳米多孔碳为多硫化物的硫链形成多硫酸盐复合物而起缓冲作用，可缓解充放电过程中的体积膨胀问题，以及减少活性质量损失，抑制多硫化物穿梭，该材料应用于锂硫电池正极材料，具有良好的循环稳定性和高的比容量。同时碳源充足且价格低廉易得，并且制备方法简单可行。
本发明采用新颖的合成方法，通过简单的合成步骤获得微纳米多孔碳、锂硫电池正极材料和锂硫电池，包括正极、负极和电解质，所属正极和负极之间设有隔膜，所述正极和隔膜之间设置有多孔碳负载硫的电极片。利用微纳米多孔碳的多孔微纳结构，增强了电池充放电过程中物质的传输与交换，而且也极大地提高了正极材料的电子传输能力。
本发明是通过将蔗糖分散到浓硫酸中进行脱水碳化，得到含有浓硫酸的多孔碳材料，通过浸泡洗涤至中性去除浓硫酸，在惰性气氛下焙烧，再经球磨获得微纳米多孔碳。本发明将蔗糖分散于浓硫酸中，在烘箱中加热进行脱水碳化反应。上述操作的主要目的是为了使脱水碳化反应进行的更彻底。多孔碳材料分散在去离子水中，浸泡洗涤至中性，主要是为了除去多孔碳中的浓硫酸。将多孔碳材料在惰性气氛下高温焙烧，主要是为了提高产物的结晶性和导电性，同时也能有效除去多孔碳包覆的浓硫酸。随着煅烧温度的升高，产物的结晶性和导电性有显著提高，同时产物的比表面积也略有增加。但是，温度太高时，产率略有下降。将多孔碳材料在球磨机中球磨一段时间，主要是减小多孔碳的尺寸，得到微纳米多孔碳粉体。该方法制备出的多孔碳的比表面积为750-1186m2/g，孔径分布在1.6-5.5nm。最后，通过熏硫，获得多孔碳负载硫的复合正极材料。制备的多孔碳具有高的比表面积，可负载更多的活性物质硫，纳米级的孔洞有利于锚定多硫化物；同时微纳米多孔碳为多硫化物的硫链形成多硫酸盐复合物而起缓冲作用，可缓解充放电过程中的体积膨胀问题，以及减少活性质量损失，抑制多硫化物穿梭，该材料应用于锂硫电池正极材料，具有良好的循环稳定性和高的比容量。
与现有技术相比，本发明提供的微纳米多孔碳制备方法，工艺条件温和、操作步骤简单、产率高、成本低。获得的微纳米多孔碳材料具有均匀微纳米孔结构和比表面积大的优点，该微纳米多孔碳负载硫后作为锂硫电池正极材料，具有良好的导电性，纳米级的多孔结构能够有效抑制充放电过程中的体积效应和“穿梭效应”，从而使该锂硫电池具有比容量高，倍率性能好和循环稳定性好等优点。同时作为碳源的蔗糖充足且价格低廉易得，并且制备方法简单可行。
附图说明
图1为实施例1制备的微纳米多孔碳SEM图；
图2为实施例2制备的微纳米多孔碳SEM图；
图3为实施例3制备的微纳米多孔碳SEM图；
图4为实施例4制备的微纳米多孔碳SEM图；
图5为实施例5制备微纳米多孔碳/硫的SEM图；
图6为实施例6制备的微纳米多孔碳和微纳米多孔碳/硫的拉曼图；
图7为实施例6制备的微纳米多孔碳/硫正极材料的锂硫电池性能图。
具体实施方式
实施例1
一种电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
1)取1g蔗糖分散在5g浓硫酸中；放入烘箱中，在80℃恒温反应12h，然后冷却至室温；
2)将步骤2)产物置于100ml去离子水中，每次浸泡0.5h，洗涤6次至中性，去除浓硫酸，再放入50℃烘箱中干燥12h；
3)将步骤2)制备的产物在惰性气氛下550℃下焙烧15h，自然冷却至室温，得到多孔碳；
4)将步骤3)制备的多孔碳在球磨机中80r/min球磨8h，得到微纳米多孔碳；
5)将步骤4)制备的0.1g微纳米多孔碳与0.1g硫粉在聚四氟乙烯塑料瓶中混合均匀，瓶内充满氩气，130℃熏硫50h，自然冷却至室温，得到微纳米多孔碳/硫复合材料，即锂硫电池正极材料。
实施例2
一种电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
1)取15g蔗糖分散在25g浓硫酸中；放入烘箱中，在120℃恒温反应10h，然后冷却至室温；
2)将步骤1)产物置于300ml去离子水中，每次浸泡1h，洗涤8次至中性，去除浓硫酸，再放入60℃烘箱中干燥12h；
3)将步骤2)制备的产物在惰性气氛下750℃下焙烧10h，自然冷却至室温，得到多孔碳；
4)将步骤3)制备的多孔碳在球磨机中150r/min球磨5h，得到微纳米多孔碳；
5)将步骤4)制备的0.1g微纳米多孔碳与0.2g硫粉在聚四氟乙烯塑料瓶中混合均匀，瓶内充满氩气，140℃熏硫40h，自然冷却至室温，得到微纳米多孔碳/硫复合材料，即锂硫电池正极材料。
实施例3
一种电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
1)取25g蔗糖分散在50g浓硫酸中；放入烘箱中，在180℃恒温反应8h，然后冷却至室温；
2)将步骤1)产物置于400ml去离子水中，每次浸泡1.5h，洗涤10次至中性，去除浓硫酸，再放入70℃烘箱中干燥12h；
3)将步骤2)制备的产物在惰性气氛下850℃下焙烧3h，自然冷却至室温，得到多孔碳；
4)将步骤3)制备的多孔碳在球磨机中300r/min球磨4h，得到微纳米多孔碳；
5)将步骤4)制备的0.1g微纳米多孔碳与0.3g硫粉在聚四氟乙烯塑料瓶中混合均匀，瓶内充满氩气，145℃熏硫30h，自然冷却至室温，得到微纳米多孔碳/硫复合材料，即锂硫电池正极材料。
实施例4
一种电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
1)取35g蔗糖分散在35g浓硫酸中；放入烘箱中，在200℃恒温反应6h，然后冷却至室温；
2)将步骤1)产物置于600ml去离子水中，每次浸泡3h，洗涤10次至中性，去除浓硫酸，再放入90℃烘箱中干燥15h；
3)将步骤2)制备的产物在惰性气氛下950℃下焙烧2h，自然冷却至室温，得到多孔碳；
4)将步骤3)制备的多孔碳在球磨机中380r/min球磨3h，得到微纳米多孔碳；
5)将步骤4)制备的0.1g微纳米多孔碳与0.35g硫粉在聚四氟乙烯塑料瓶中混合均匀，瓶内充满氩气，155℃熏硫18h，自然冷却至室温，得到微纳米多孔碳/硫复合材料，即锂硫电池正极材料。
实施例5
一种电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
1)取45g蔗糖分散在80g浓硫酸中；放入烘箱中，在240℃恒温反应2h，然后冷却至室温；
3)将步骤2)产物置于800ml去离子水中，每次浸泡1.5h，洗涤10次至中性，去除浓硫酸，再放入80℃烘箱中干燥15h；
4)将步骤3)制备的产物在惰性气氛下950℃下焙烧2h，自然冷却至室温，得到多孔碳；
5)将步骤4)制备的多孔碳在球磨机中400r/min球磨3h，得到微纳米多孔碳；
6)将步骤5)制备的0.1g微纳米多孔碳与0.35g硫粉在聚四氟乙烯塑料瓶中混合均匀，瓶内充满氩气，160℃熏硫25h，自然冷却至室温，得到微纳米多孔碳/硫复合材料，即锂硫电池正极材料。
实施例6
一种电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
1)取50g蔗糖分散在100g浓硫酸中；放入烘箱中，在280℃恒温反应0.5h，然后冷却至室温；
2)将步骤1)产物置于1000ml去离子水中，每次浸泡3h，洗涤15次至中性，去除浓硫酸，再放入100℃烘箱中干燥5h；
3)将步骤2)制备的产物在惰性气氛下1100℃下焙烧1h，自然冷却至室温，得到多孔碳；
4)将步骤3)制备的多孔碳在球磨机中450r/min球磨2h，得到微纳米多孔碳；
5)将步骤4)制备的0.1g微纳米多孔碳与0.4g硫粉在聚四氟乙烯塑料瓶中混合均匀，瓶内充满氩气，170℃熏硫12h，自然冷却至室温，得到微纳米多孔碳/硫复合材料，即锂硫电池正极材料。
将实施例6所得最终产物多孔碳/硫复合材料作为锂硫电池的正极活性材料，将该活性材料与乙炔黑、聚偏氟乙烯(PVDF)以7：2：1的比例混合，以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂调制成均匀浆状，涂覆在铝箔上，再将制成的涂层转移至烘箱中，在60℃下干燥6h。然后，将样品转移至真空干燥箱内，60℃真空干燥12h；将复合材料涂层用压片机碾压，再裁片；以锂片为对电极，电解液为1M双三氟甲烷磺酰压胺锂盐(LITFSI)的混合有机溶剂，混合有机溶剂为体积比为1:1的1,3-二氧戊环(DOL)和二甲醚(DME)，并加入质量分数为2％的LiNO3作为电解液添加剂，聚丙烯膜(Celgard 240)作为电池隔膜，在氩气氛围下组装电池。最后，利用电池测试仪进行充放电性能测试，所得锂硫电池正极材料在0.1A g-1和0.5A g-1电流密度下的循环稳定性测试结果如附图7所示。由图可见，电池的循环稳定性好，在循环100次后电池容量仍然高达632和448mAh g-1。
对比例1
将50g碎木材原料和3g碳酸钠在刚玉舟内充分混合，然后转移至管式炉内，向反应体系中连续通入惰性气体；反应体系升温至500℃后，调节反应压力至0.1MPa，然后继续升温至700℃活化2h；活化完毕后，冷却反应体系到100℃以下后，取出活化料，在球磨机中350r/min中研磨3h，再用水溶解活化料中的碳酸钠，将产物洗涤5次后，80℃烘干12h，所得多孔碳材料的比表面积为450-622m2/g，孔径在2-31nm之间。将制备的0.1g多孔碳与0.35g硫粉在聚四氟乙烯塑料瓶中混合均匀，瓶内充满氩气，155℃熏硫24h，自然冷却至室温，得到锂硫电池正极材料。
将上述所得最终产物多孔碳/硫复合材料作为锂硫电池的正极活性材料，将该活性材料与乙炔黑、聚偏氟乙烯(PVDF)以7：2：1的比例混合，以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂调制成均匀浆状，涂覆在铝箔上，再将制成的涂层转移至烘箱中，在60℃下干燥6h。然后，将样品转移至真空干燥箱内，60℃真空干燥12h；将复合材料涂层用压片机碾压，再裁片；以锂片为对电极，电解液为1M双三氟甲烷磺酰压胺锂盐(LITFSI)的混合有机溶剂，混合有机溶剂为体积比为1:1的1,3-二氧戊环(DOL)和二甲醚(DME)，并加入质量分数为2％的LiNO3作为电解液添加剂，聚丙烯膜(Celgard 240)作为电池隔膜，在氩气氛围下组装电池。最后，利用电池测试仪进行充放电性能测试，所得锂硫电池正极材料在0.1A g-1和0.5A g-1电流密度下，循环100次后电池容量仍然保持在416和325mAh g-1。

Claims (9)

1.一种电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1）将蔗糖分散在浓硫酸中，脱水碳化，得到多孔碳材料；
2）将步骤1）制备的多孔碳材料分散在去离子水中，浸泡洗涤至中性，除去浓硫酸，再烘干；
3）将步骤2）制备产物在惰性气氛下焙烧，随后自然冷却至室温，制得多孔碳材料；
4）将步骤3）制备的多孔碳材料在球磨机中球磨，制得微纳米多孔碳材料；
5）将步骤4）制备的微纳米多孔碳材料与硫粉混合均匀，在惰性气氛下熏硫，得到电池正极材料；
步骤1）中所述脱水碳化温度为80～280 ℃，脱水碳化时间为0.5～12 h；
步骤4）制备的微纳米多孔碳材料的比表面积为750-1186 m2/g，孔径分布在1.6-5.5nm。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中浓硫酸与蔗糖的质量比为5：1～1：1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述浸泡洗涤，每次浸泡时间为0.5～3 h，洗涤6-15次。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3）中所述焙烧温度为550～1100℃，焙烧时间1～15 h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4）中所述球磨机转速为80～450r/min，时间为2～8 h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤5）中所述微纳米多孔碳材料与硫粉的质量比为1：1～1：4。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤5）所述熏硫在惰性气氛下，熏硫温度为130～170 ℃，熏硫时间为12～50 h。
8.一种权利要求1-7任一项所述制备方法制得的电池正极材料。
9.一种锂硫电池，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述制备方法制得的电池正极材料。
CN201910625007.5A 2019-07-11 2019-07-11 一种电池正极材料及其制备方法、一种锂硫电池 Active CN110336033B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910625007.5A CN110336033B (zh) 2019-07-11 2019-07-11 一种电池正极材料及其制备方法、一种锂硫电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910625007.5A CN110336033B (zh) 2019-07-11 2019-07-11 一种电池正极材料及其制备方法、一种锂硫电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110336033A CN110336033A (zh) 2019-10-15
CN110336033B true CN110336033B (zh) 2021-10-29

Family

ID=68146364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910625007.5A Active CN110336033B (zh) 2019-07-11 2019-07-11 一种电池正极材料及其制备方法、一种锂硫电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110336033B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113955726B (zh) * 2021-10-20 2022-12-09 安徽工程大学 一种氮化钛微纳米管/硫复合材料及其制备方法以及锂硫电池正极及锂硫电池
CN114597411B (zh) * 2022-03-02 2023-03-14 陕西科技大学 乙炔黑柔性固硫材料及其制备方法、固硫方法和锂硫电池正极

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060142150A1 (en) * 2004-12-24 2006-06-29 Jongheop Yi Method of preparing a platinum catalyst for use in fuel cell electrode
CN102280262A (zh) * 2011-01-24 2011-12-14 青岛大学 一种多孔碳电极材料及其制备方法
CN102969481A (zh) * 2012-12-11 2013-03-13 武汉大学 一种锂硫二次电池用硫/碳复合材料及其制备方法
CN105347342A (zh) * 2015-11-20 2016-02-24 天津工业大学 一种高性能多孔碳的制备方法
CN108314003A (zh) * 2018-05-10 2018-07-24 安徽大学 一种氮掺杂多孔碳颗粒的制备方法
CN109360970A (zh) * 2018-11-20 2019-02-19 肇庆市华师大光电产业研究院 一种锂硫一次电池正极材料及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060142150A1 (en) * 2004-12-24 2006-06-29 Jongheop Yi Method of preparing a platinum catalyst for use in fuel cell electrode
CN102280262A (zh) * 2011-01-24 2011-12-14 青岛大学 一种多孔碳电极材料及其制备方法
CN102969481A (zh) * 2012-12-11 2013-03-13 武汉大学 一种锂硫二次电池用硫/碳复合材料及其制备方法
CN105347342A (zh) * 2015-11-20 2016-02-24 天津工业大学 一种高性能多孔碳的制备方法
CN108314003A (zh) * 2018-05-10 2018-07-24 安徽大学 一种氮掺杂多孔碳颗粒的制备方法
CN109360970A (zh) * 2018-11-20 2019-02-19 肇庆市华师大光电产业研究院 一种锂硫一次电池正极材料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"几种氮掺杂多孔碳材料的大量制备及其催化氧还原性能研究";袁文静;《中国博士学位论文全文数据库-工程科技Ⅰ辑》;20170715;第31-39页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110336033A (zh) 2019-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110336034B (zh) 一种氮掺杂锂硫电池正极材料、制备方法及其应用
KR102043435B1 (ko) 탄소 - 셀레늄 복합체의 제조 방법 및 용도
CN108529587B (zh) 一种磷掺杂生物质分级孔炭材料的制备方法及其应用
CN106450192A (zh) 一种锂离子电池用硅碳复合材料及其制备方法和应用
CN107634210B (zh) 一种高性能的锂/钠电池负极材料及其制备方法
CN109659528B (zh) 钾离子电池负极活性材料、钾离子电池负极材料、钾离子电池负极、钾离子电池及其应用
CN113594415B (zh) 抑制锂硫电池穿梭效应的三明治独立正极及其制备方法
CN112038635B (zh) 一种锂硫电池类石墨烯负载渗碳体颗粒复合正极材料及其制备方法
CN107834005A (zh) 一种锂硒电池复合隔膜的制备方法
CN111170306A (zh) 硼／氮双掺杂多孔碳纳米片及其锂硫电池正极材料
CN110350175B (zh) 一种多孔碳@石墨烯负载硫的复合材料、制备方法及其应用
CN110336033B (zh) 一种电池正极材料及其制备方法、一种锂硫电池
CN104466110A (zh) 一种高性能锂离子电池负极材料的制备方法
CN102299334A (zh) 一种碳包覆LiFePO4多孔正极及其制备方法
CN109755542B (zh) 一种钠硫电池正极材料及其制备方法
CN104183836B (zh) 一种锂硫电池用正极复合材料
CN112174119B (zh) 一种抗生素菌渣制备泡沫石墨烯的方法
CN109449440B (zh) 微孔超薄软碳纳米片及其制备方法和应用
CN109256561B (zh) 硬碳负极材料及其制作方法及利用其制作电池的方法
CN109037640B (zh) 一种锂离子电池负极材料的制备方法
CN107195889B (zh) 一种富硼蛋壳型的锂硫电池正极材料、制备方法及其应用
CN111653728A (zh) 一种锂硫电池多孔正极及其制备方法和应用
CN109256547A (zh) 一种多孔石墨烯-磷酸铁锂正极材料的制备方法
CN110247043B (zh) 一种多孔碳/硫复合材料、制备方法及其应用
CN109360959B (zh) 一种碳硒材料及其制备方法和在储能器件中的应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20231020

Address after: 665000, Room 308, Building 4, Shanzhimeng Community, Pingyuan Community, Simao Street, Simao District, Pu'er City, Yunnan Province

Patentee after: Yunnan Baoli Silicon Core Technology Co.,Ltd.

Address before: 509 Kangrui Times Square, Keyuan Business Building, 39 Huarong Road, Gaofeng Community, Dalang Street, Longhua District, Shenzhen, Guangdong Province, 518000

Patentee before: Shenzhen lizhuan Technology Transfer Center Co.,Ltd.

Effective date of registration: 20231020

Address after: 509 Kangrui Times Square, Keyuan Business Building, 39 Huarong Road, Gaofeng Community, Dalang Street, Longhua District, Shenzhen, Guangdong Province, 518000

Patentee after: Shenzhen lizhuan Technology Transfer Center Co.,Ltd.

Address before: 241000 Wuhu Road, Yijiang District, Anhui,

Patentee before: ANHUI NORMAL University