一种锂硫电池用富氮中空碳球/硫复合正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂硫电池用富氮中空碳球/硫复合正极材料及其制备方法，属于新一代电化学储能领域。复合正极材料包括了以三聚氰胺类化合物为富氮碳源制备的富氮中空碳球作为载硫基体和导电网络，具有大的比表面积，高孔隙率以及优良的导电性，并通过简单的复合方法形成富氮中空碳球/硫复合正极材料。本发明专利技术提供的富氮中空碳球制备方法简单、环境友好，易于工业化生产，所制备的富氮中空碳球/硫应用在锂硫电池中表现出高的放电比容量、稳定的循环性能和良好的倍率性能等优点，在电动汽车、储能基站和便携式设备领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新一代电化学储能领域，具体是一种锂硫电池用富氮中空碳球/硫复合正极材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着高能量密度二次电池的快速发展，锂硫电池被认为是最具吸引力和潜力的下一代电化学储能系统。以锂负极和硫正极为基础计算，在硫完全反应生成硫化锂的情况下，锂硫电池能达到2600Wh/kg的比能量，大约是传统商用LiCoO2/graphite体系锂离子电池的五倍。此外，硫还具有自然储量丰富，成本低廉，环境友好等特点。然而，阻碍锂硫电池广泛商业化的主要原因是由于硫本身固有的低导电性（5×10−30S/cm，25 °C），由此而导致硫几乎电子和离子绝缘性。这使得硫在电化学电极反应过程中低的利用率。更为严重的是，锂硫电池反应的中间产物在电解液中因为具有不同的溶解性而引起其在正负极之间产生穿梭效应，从而导致容量快速衰减和低的库伦效率。目前，改善锂硫电池电化学性能的研究主要集中在正极材料上，其中硫/碳基复合材料被认为是最简单有效的方法来提高锂硫电池性能。其中，中空碳纳米微球，由于其大的比表面积、大量的表面有效活性位以及优良的导电性而被广泛研究并应用在锂硫电池中。但是，对于制备方法简本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂硫电池用富氮中空碳球/硫复合正极材料，其特征在于，其是由作为载体和导电网络的富氮中空碳球和均匀分散于富氮中空碳球空腔内和外层球壳上的硫组成；其中硫的质量百分数为30‑80%，其余为富氮中空碳球。

【技术特征摘要】
1.一种锂硫电池用富氮中空碳球/硫复合正极材料，其特征在于，其是由作为载体和导电网络的富氮中空碳球和均匀分散于富氮中空碳球空腔内和外层球壳上的硫组成；其中硫的质量百分数为30-80%，其余为富氮中空碳球。2.一种权利要求1所述锂硫电池用富氮中空碳球/硫复合正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）利用三聚氰胺类化合物作为碳源和氮源，乙酸钴作为固相催化剂或模板，三聚氰胺类化合物与乙酸钴按1:0.5~2的质量比搅拌30-60min，得到均匀的粉红色粉末混料，将所述混料在低真空或惰性气体氛围下300-850˚C恒温梯度固相烧结4-6h，冷却至室温获得黑色烧结产物；（2）将黑色烧结产物用质量分数为10-15%的HCl溶液浸泡洗涤24h，将上述盐酸洗涤的固体用微孔滤膜抽滤并用去离子水洗涤至中性，经过干燥后得到富氮中空碳球；（3）将富氮中空碳球与硫混合，加入溶剂，球磨60-180min，产物经过干燥后转移至不锈钢反应釜中进行加热，得到富氮中空碳球/硫复合正极材料。3.根据权利要求2所述锂硫电池用富氮中空碳球...

【专利技术属性】
技术研发人员：许家齐，曹勇，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34