The invention discloses a composite cathode material for lithium sulfur battery and a preparation method thereof. The method includes: using lotus root biomass as material, washing it with cleaning liquid, pre-carbonizing treatment, activating treatment with potassium hydroxide, then heat preservation and carbonization in tubular furnace to obtain porous carbon, mixing porous carbon and sulphur according to a certain mass ratio, grinding to powder, then putting the powder mixture in vacuum oven for carbon-sulphur composite. Finally, the composite was put into the aqueous solution of hexamethylenetetramine and nickel nitrate, and the nickel-based hydroxide-coated porous carbon-sulfur composite was obtained by heating for a period of time. The preparation method of the invention is relatively simple, low cost, and is expected to obtain lithium sulfur batteries with high cost performance.
【技术实现步骤摘要】
一种锂硫电池复合正极材料及其制备方法
本专利技术属于电池正极材料
,特别是涉及一种锂硫电池复合正极材料及其制备方法。
技术介绍
锂硫电池具有超高的理论比容量(1675mA·h·g-1),其成本低廉、安全性高,是一种应用前景广阔的二次电池体系。然而,锂硫电池用的单质硫正极材料为绝缘材料(常温下电导率为5×10-30S·cm-1),在充放电过程中中间产物长链多硫化锂(Li2Sn,4≤n≤8)易溶解在电解液中,在硫正极和锂负极之间发生穿梭效应,并与锂负极发生反应在电极表面形成绝缘和不溶解的Li2S2/Li2S的沉积物,从而阻止了电子和离子的传输,致使其活性物质利用率较低且容量衰减快,极大地降低了其实际应用价值。针对以上问题,研究人员从电解液的开发、负极的改变或修饰,正极的复合等方面开展了大量工作。其中单质硫与导电碳材料作为复合正极材料,是锂硫电池研究的重要方向之一。而多孔碳材料不仅具有良好的导电性、且具有大量的孔结构和较大的比表面积,能有效提高载流量和电池容量。另外,多孔碳较大的孔容可以缓冲循环过程中的体积膨胀,保证稳定的电极结构和优良的循环性能。生物系统作为一个巨大的资源库,可为锂硫电池提供了丰富的多孔碳原料,中国专利技术申请,申请号为CN105742609A,公开了一种“水绵基生物质碳材料/纳米硫复合材料的制备方法”,该方法以水绵为材料,可制备出电学性能优越的碳硫复合材料。但是将该方法用在其他生物质上,尤其是材质本身远差于水绵的,其制备出的碳硫复合材料的电学性能往往不太理想。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题,本专利技术提供了一种锂硫电池复合正极材料及 ...
【技术保护点】
1.一种锂硫电池复合正极材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,将莲藕洗净烘干;步骤2,将经步骤1得到的莲藕,放入充满惰性气体的管式炉中进行碳化,得到生物质碳,之后将其研磨成粉末状;步骤3,先按质量比为1:(1‑8):25分别称取经步骤2得到的粉末状生物质碳、氢氧化钾和去离子水,然后混合均匀,最后将混合液干燥;步骤4,将步骤3干燥后得到的物质放入充满惰性气体的管式炉中进一步进行碳化,即得到莲藕为碳源的多孔碳;步骤5,按质量比为(1‑5):1分别称取升华硫与步骤4所述得到的多孔碳,混合研磨后并添加到二硫化碳溶液中,磁力搅拌均匀,形成混合粉料;步骤6,将经步骤5得到的混合粉料烘干,得到源于莲藕的生物质多孔碳与硫的复合材料;步骤7,将经步骤6得到的复合材料,六亚甲基四胺,硝酸镍,去离子水四者按质量比12:10:5:1置于烧杯混合,之后80‑110℃油浴4‑10h,反应结束经抽滤,即得到镍基氢氧化物包覆莲藕多孔碳制备锂硫电池复合正极材料。
【技术特征摘要】
1.一种锂硫电池复合正极材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,将莲藕洗净烘干;步骤2,将经步骤1得到的莲藕,放入充满惰性气体的管式炉中进行碳化,得到生物质碳,之后将其研磨成粉末状;步骤3,先按质量比为1:(1-8):25分别称取经步骤2得到的粉末状生物质碳、氢氧化钾和去离子水,然后混合均匀,最后将混合液干燥;步骤4,将步骤3干燥后得到的物质放入充满惰性气体的管式炉中进一步进行碳化,即得到莲藕为碳源的多孔碳;步骤5,按质量比为(1-5):1分别称取升华硫与步骤4所述得到的多孔碳,混合研磨后并添加到二硫化碳溶液中,磁力搅拌均匀,形成混合粉料;步骤6,将经步骤5得到的混合粉料烘干,得到源于莲藕的生物质多孔碳与硫的复合材料;步骤7,将经步骤6得到的复合材料,六亚甲基四胺,硝酸镍,去离子水四者按质量比12:10:5:1置于烧杯混合,之后80-110℃油浴4-10h,反应结束经抽滤,即得到镍基氢氧化物包覆莲藕多孔碳制备锂硫电池复合正极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤1为将莲藕用去离子水浸泡12-36h,并进行超声清洗60min,之后用乙...
【专利技术属性】
技术研发人员:武军,颜圣,潘芝杰,戴洋,徐军明,宋开新,高惠芳,
申请(专利权)人:杭州电子科技大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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