The invention discloses a composite electrode material, a preparation method and an application thereof. The purpose of the lithium sulfur battery is to solve the technical problem of low discharge capacity in the existing lithium sulfur battery. The technical proposal is to combine traditional cathode material of lithium ion battery with active material sulfur or lithium sulfide as positive electrode material for lithium sulfur battery. In the electrode material, the active material sulfur or lithium sulfide is uniformly filled in the anode material of the lithium ion battery. The surface conduction of lithium sulfide was induced by the change of the surface microstructure of the cathode material of lithium ion battery. The reversibility of oxidation-reduction reaction of lithium sulfide was improved, and the discharge capacity and cycle stability of the battery were improved. At the same time, the lithium ion battery anode material has the process of intercalation and extraction of lithium ion under the interaction with the elemental sulfur, thus improving the discharge capacity of the lithium sulfur battery.
【技术实现步骤摘要】
一种复合电极及其制备和应用
本专利技术涉及一种复合电极材料,尤其涉及一种应用于锂硫电池或锂离子混合锂硫电池正极的电极材料。
技术介绍
近年来,随着石油产量的下降和全球环境污染的加剧,世界各国普遍认识到清洁无污染的电动交通工具取代燃油车是一个国家持续发展的必然选择。而高比容量的动力电池技术已成为是纯电动汽车发展的关键。同时,通讯技术、空间技术、国防工业的迅猛发展也极大促进了对小体积,大容量的可充电电池的需求。目前在商业化的二次电池中,锂离子电池是目前能量密度最高的二次电池,但是基于“脱嵌”理论的锂离子电池,其理论比容量目前小于300mAhg-1,实际能量密度小于200Whkg-1,远不能满足人们对电动汽车500km续航的需求。锂硫电池作为一种新的电化学储能二次电池,与传统的锂离子“脱嵌”式材料不同,在放电过程中,硫和金属锂发生两电子反应,可以放出很高的比容量(1675mAhg-1),理论比能量也高达2600Whkg-1,同时,活性物质硫具有自然丰度大,成本低,低毒,环境友好等优点,因此,锂硫电池被认为是可替代锂离子电池的新型二次电池之一,具有良好的应用前景。尽管有相当大的优势,锂硫电池存在的问题却阻碍其广泛应用。因为硫及硫的化合物有很好的电子和离子绝缘性。为了确保高电流下的可逆电化学反应,提高放电容量,硫必须保持与添加的导电剂紧密接触。制备繁多的锂硫复合材料主要被用于这个目的,但他们往往受到接触面积的比例的限制,有的还受到导电网络的限制。为此有研究者制得包含硫正极的离子导电剂,液体电介质不仅被用作充放电的媒介,而且被用作含硫正极的离子导电剂。然而,这又带来了 ...
【技术保护点】
一种复合电极,其特征在于:所述复合电极是由正极材料与活性物质通过混合法或原位反应法复合而成;其中,活性物质为硫或硫化锂,活性物质占电极总质量含量为50‑95%,优选70‑90%;所述正极材料为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、钛酸锂、锂离子电池三元材料、磷酸钒锂中的一种或二种以上。
【技术特征摘要】
1.一种复合电极,其特征在于:所述复合电极是由正极材料与活性物质通过混合法或原位反应法复合而成;其中,活性物质为硫或硫化锂,活性物质占电极总质量含量为50-95%,优选70-90%;所述正极材料为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、钛酸锂、锂离子电池三元材料、磷酸钒锂中的一种或二种以上。2.根据权利要求1所述的复合电极,其特征在于:硫化锂粒径为10nm-500nm;其中,优选10-50nm,正极材料粒径为0.1-10μm。3.根据权利要求1所述的复合电极,其特征在于:所述正极材料中不含有、或还可以掺杂或包覆导电碳材料,碳材料含量为0-10%;所述导电碳为SuperP、AB、KB、BP、XC-72中的一种或二种以上。4.一种权利要求1-3任一所述复合电极的制备方法,其特征在于:所述复合电极按如下任一过程制备而成:球磨混合法:将正极材料与单质硫或硫化锂按50:50-95:5的质量比球磨混合,3-10h后可得产物,其中转速为300-600r/min,混合过程可以为干粉混合或也可以添加适量溶剂,溶剂包括异丙醇、乙醇、丙酮、水中的一种或二种以上;溶剂化混合法:将硫化锂溶解或分散于溶剂中,加入正极材料,搅拌混合3-5h后,将溶剂烘干,得溶剂化的目标产物,将溶剂化的目标产物置于管式炉中,Ar或N2气氛,200-500℃条件下焙烧1-10h,去除溶剂后得目标产物;其中,分散溶剂为乙醇、二硫化碳、苯、四氢呋喃中的一种或二种以上;正极材料与硫化锂质量比为50:50-95:5;原位反应法a.取硫酸锂溶解或分散于溶剂中,加入制备正极材料的前躯体,充分混合后,添加碳源,搅拌3-5h后,烘干溶剂,Ar和/或N2气氛,800-1000℃条件下焙烧2-15h,得硫化锂和正极材料的目标产物;其中,所述溶剂为水、乙醇、异丙醇...
【专利技术属性】
技术研发人员:王美日,张华民,张洪章,冯凯,杨晓飞,李先锋,
申请(专利权)人:中国科学院大连化学物理研究所,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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