本发明专利技术涉及电池材料领域，具体涉及一种锂硫电池正极材料的制备方法及利用其制备的锂硫电池。所述锂硫电池正极材料的制备方法包括将硫颗粒、钴酸锂和二元正极材料进行回火处理而得到锂硫电池正极材料的步骤。所述锂硫电池为正极由本发明专利技术的方法制备而成的锂硫电池正极材料形成的锂硫电池。本发明专利技术的锂硫电池正极材料比容量高、循环性能好、安全性高、导电率高、材料密度高且成本低廉，具有十分广泛的市场前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池材料领域，具体涉及锂硫电池
，尤其涉及一种锂硫电池正极材料的制备方法及利用其制备的锂硫电池。
技术介绍
锂离子电池以其高电压、高能量密度、高循环性能等优点，被广泛应用于移动电话、笔记本电脑及数码相机等日常用品中。在锂离子电池的构造中，正极材料的成本占总成本的40%以上，且对锂离子电池的性能指标影响巨大，正极材料无疑占据着锂离子电池的核心地位。目前，市场化的锂离子电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸锂铁和单质硫等。钴酸锂正极材料虽然容量较高，循环寿命长，但钴资源匮乏，不易获得且价格昂贵；锰酸锂正极材料虽然价格较低，安全性能优良，但容量低，耐高温性较差；磷酸铁锂正极材料的成本低，安全性能好，但电压平台低，循环性能较差，放电容量也较差。而以单质硫为正极的锂硫电池的比容量可达2600Wh/kg，对于飞速发展的电动汽车和各种电动设备来讲，类似的高比容量的可充电电池必不可少；另外，硫单质成本较低且不污染环境，具有十分广阔的市场前景；然而，现有技术对于正极活性物质硫的利用率不高，使其循环性能较差，电池比容量衰减严重，影响电池的寿命和单次使用时长；另外，为了解决锂硫电池循环性能差的问题，现有技术常常加入昂贵的导电介质，造成了锂硫电池的成本很高，制作复杂，不易于规模化生产。因此，一种电池比容量高、循环性能好、安全性高且成本低廉的硫锂电池正极材料是我们研究的重点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电池比容量高、循环性能好、安全性高、导电率高、材料密度高且成本低廉的硫锂电池正极材料的制备方法以及利用其制备的硫锂电池。为达到以上目的，本专利技术采用如下技术方案。第一方面，本专利技术提供一种锂硫电池正极材料的制备方法，包括将硫颗粒、钴酸锂和二元正极材料进行回火处理而得到锂硫电池正极材料的步骤。优选地，所述硫颗粒、钴酸锂和二元正极材料的质量比为(3?5): (5?9): (10?18)，例如可以是3:5:10、4:5:10、5:5:10、3:6:10、4:6:10、5:6:10、3:7:10、4:7:10、5:7:10、3:8:10、4:8:10、4:9:10、3:7:18或4:7:17，优选为4:6:(11 ?13)。优选地，所述锂硫电池二元正极材料的粒度为11?16μηι，例如可以是Ι?μπι、11.5μηι、12μηι、12.5μηι、13μηι、13.5μηι、14μηι、14.5μηι、15μηι、15.5 μ m 或 16 μ m,优选为 13 ?14 μπ?ο优选地，所述回火的温度为500?650°C，例如可以是500°C、510°C、520°C、530°C、540 °C、550 °C、560 °C、570 °C、580 °C、590 °C、600 °C、610 °C、620 °C、630 °C、640 °C 或 650 °C，优选为 550 ?600 °C ；优选地，所述回火的时间为4?6h，例如可以是4h、4.1h,4.2h、4.3h、4.4h、4.5h、4.6h、4.7h、4.8h、4.9h、5h、5.lh、5.2h、5.3h、5.4h、5.5h、5.6h、5.7h、5.8h、5.9h 或 6h，更优选为5?5.5h。优选地，所述钴酸锂的制备方法包括以下步骤:(I)碳酸锂、三氧化二钴和纳米氢氧化钛混合均匀，加热至800?1500°C反应5?20h，得到中间产物；(2)将所述中间产物与纳米氧化锌混合均匀，加热至900?1200°C反应6?12h，得到钴酸锂。优选地，所述碳酸锂和三氧化二钴的摩尔比为(1.01?1.20):1，例如可以是1.01: 1、1.02: 1、1.03: 1、1.04: 1、1.05: 1、1.06: 1、1.07: 1、1.08: 1、1.09: 1、1.10: 1、1.11:1、1.12: 1、1.13: 1、1.14: 1、1.15: 1、1.16: 1、1.17: 1、1.18: 1、1.19:1 或 1.20:1。优选地，所述纳米氢氧化钛的质量为三氧化二钴质量的0.1%?0.5%，例如可以是 0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%或 0.5%。优选地，所述纳米氧化锌的质量为三氧化二钴质量的0.20Z0?0.7%，例如可以是0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%、0.55%、0.6%、0.65%或 0.7%。优选地，步骤(I)所述加热反应的温度为900°C?1000°C，例如可以是900°C、910。(:、920。(:、930。(:、940。(:、950。(:、960。(:、970。(:、980。(:、990。(:或 100cC ;时间为 7 ?15h，例如可以是 7h、7.5h、8h、8.5h、9h、9.5h、10h、10.5h、llh、ll.5h、12h、12.5h、13h、13.5h、14h、14.5h 或 15ho优选地，步骤⑵所述加热反应的温度为950?1000 °C，例如可以是950 °C、955 cC、960 cC、965 °C、970 °C、975 °C、980 °C、985 °C、990 °C、950 °C 或 1000 °C ;时间为 8 ?llh，例如可以是 8h、8.2h、8.4h、8.6h、8.8h、9h、9.2h、9.4h、9.6h、9.8h、10h、10.2h、10.4h、10.6h、10.8h 或 Ilho优选地，所述二元正极材料的制备方法包括对磷酸铁锂和氧化锰锂的晶粒进行强电场晶化并进行镶嵌，形成由片状磷酸铁锂与层状氧化锰锂相间的二元正极材料的步骤。优选地，所述磷酸铁锂和氧化锰锂的摩尔比为1:(1.01?1.25)，例如可以是1:1.01、1: 1.02、1: 1.03、1: 1.04、1: 1.05、1: 1.06、1: 1.07、1: 1.08、1: 1.09、1: 1.10、1: 1.11、1:1.12、1: 1.13、1: 1.14、1: 1.15、1: 1.16、1: 1.17、1: 1.18、1: 1.19、1: 1.20、1: 1.21、1: 1.22、1: 1.23、1: 1.24 或 1: 1.25，优选为 1: (1.1 ?1.2)。第二方面，本专利技术提供一种锂硫电池，其特征在于，其正极材料为本专利技术第一方面所述的制备方法制备而成。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果:本专利技术将硫颗粒、钴酸锂和二元正极材料进行回火处理而得到锂硫电池的正极材料。其中，钴酸锂通过碳酸锂、三氧化二钴和纳米氢氧化钛混合均匀后加热得到中间产物，然后与纳米氧化锌混合后加热得到钴酸锂，这种方法提高了正极材料的性能，应用于锂离子电池中可以提高正极材料的放电比容量，减低容量衰减，增加电池的稳定性。通过对磷酸铁锂和氧化锰锂的晶粒进行强电场晶化并进行镶嵌，形成由片状磷酸铁锂与层状氧化锰锂相间的二元正极材料，这种结构十分稳定，材料密度高，从而可以保持锂离子电池的高比容量和高导电率，另外，低温稳定性也得到了明显改善。经检测，本专利技术的锂离子电池正极材料制作的电池比容量达到1255mAh/g ;在IC放电倍率下，经100个充电循环，比容量无明显衰减；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括将硫颗粒、钴酸锂和二元正极材料进行回火处理而得到锂硫电池正极材料的步骤。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐德生，
申请(专利权)人：无锡市嘉邦电力管道厂，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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