一种长循环锂硫电池用正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种长循环锂硫电池用正极材料及其制备方法，该正极材料由以下材料复合：三维金属氧化物或金属硫化物/碳复合材料、含硫材料。其中，所述的三维金属氧化物或金属硫化物/碳复合材料由以下材料复合：金属氧化物或金属硫化物、碳复合材料。所述的碳复合材料为一维碳材料和二维碳材料复合的具有二维结构的纳米碳复合材料。所述的含硫材料为单质硫或含‑Sm‑，m ＞2结构的多硫化物。本发明专利技术制备的长循环锂硫电池用正极材料具有高的电导率和三维空间结构，能够有效提高锂硫电池的库仑效率和循环性能，同时还具有优良的倍率性能。

Positive electrode material for lithium ion battery with long circulation and preparation method thereof

The invention discloses a cathode material for a lithium ion battery with a long cycle and a preparation method thereof. The three-dimensional metal oxide or metal sulfide / carbon composite material is compounded by the following materials: metal oxide or metal sulfide, carbon composite material. The carbon composite material is a nano carbon composite material with a two-dimensional structure, which is a one-dimensional carbon material and a two-dimensional carbon material. The material of the sulfur to sulfur containing Sm or, polysulfide > 2 m structure. The positive electrode material with high conductivity and three-dimensional structure of long circulating lithium sulfur battery prepared by the invention can effectively improve the lithium sulfur battery coulombic efficiency and cycling performance, but also has excellent rate performance.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锂硫电池的正极材料，具体涉及一种长循环锂硫电池用正极材料及其制备方法。
技术介绍
随着社会的快速发展，无论是以电动汽车、智能电网及储能电站为代表的民用市场，还是以卫星、无人机等为代表的军用领域都对电池的能量密度提出了愈来愈高的需求。锂硫电池由于成本低廉、环境友好、能量密度高等优点成为目前研究的热点，成为下一代高比能锂电池的代表。锂硫电池还存在一些缺点阻碍着其工业化的进程。如正极活性物质硫的电导率低，充放电中间产物溶于电解液形成穿梭反应，及正极材料在充放电过程中体积膨胀。以上缺陷导致电池正极材料的活性利用率低、库仑效率低及循环性差。针对以上的缺点，多个研究者进行了大量的研究。最常用的方法是将活性物质硫填充入孔道丰富、比表面积较大的碳的孔道内部从而达到提高材料电导率、抑制多硫化物溶解的目的。如LindaF.Nazar成功制备了硫/CMK-3复合材料（Nat.Mater.,2009,8,500）；王维坤等将硫与碳化的猪骨碳复合（EnergyEnviron.Sci.,2011,4,736–740）等。上述研究一定程度上提高了锂硫电池的放电比容量、库仑效率和循环寿命。但是，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长循环锂硫电池用正极材料，其特征在于，该正极材料由以下材料复合：三维金属氧化物或金属硫化物/碳复合材料、含硫材料；所述的三维金属氧化物或金属硫化物/碳复合材料由以下材料复合：金属氧化物或金属硫化物、碳复合材料；所述的碳复合材料为一维碳材料和二维碳材料复合的具有二维结构的纳米碳复合材料；所述的含硫材料为单质硫或含‑Sm‑，m ＞2结构的多硫化物；在所述的正极材料中，所述的含硫材料的质量百分比为70%～90%，所述的金属氧化物或金属硫化物的质量百分比为5%～20%，所述的一维碳材料的质量百分比为0.5%～5%，所述的二维碳材料的质量百分比为0.1%～5%。

【技术特征摘要】
1.一种长循环锂硫电池用正极材料，其特征在于，该正极材料由以下材料复合：三维金属氧化物或金属硫化物/碳复合材料、含硫材料；所述的三维金属氧化物或金属硫化物/碳复合材料由以下材料复合：金属氧化物或金属硫化物、碳复合材料；所述的碳复合材料为一维碳材料和二维碳材料复合的具有二维结构的纳米碳复合材料；所述的含硫材料为单质硫或含-Sm-，m＞2结构的多硫化物；在所述的正极材料中，所述的含硫材料的质量百分比为70%～90%，所述的金属氧化物或金属硫化物的质量百分比为5%～20%，所述的一维碳材料的质量百分比为0.5%～5%，所述的二维碳材料的质量百分比为0.1%～5%。2.根据权利要求1所述的长循环锂硫电池用正极材料，其特征在于，所述的一维碳材料为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、气相沉积碳纤维、生物质碳化碳纤维、聚合物碳化的碳纤维中的任意一种或两种以上。3.根据权利要求1所述的长循环锂硫电池用正极材料，其特征在于，所述的二维碳材料为氮掺杂氧化石墨烯、氮掺杂还原石墨烯、氮掺杂石墨烯、氮掺杂纳米碳片中的任意一种或两种以上。4.根据权利要求1所述的长循环锂硫电池用正极材料，其特征在于，所述的金属氧化物为二氧化锰、氧化钙、钛氧化物、氧化镁、氧化镧、氧化铝、氧化铈中的任意一种或两种以上。5.根据权利要求1所述的长循环锂硫电池用正极材料，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永，裴海娟，刘雯，郭瑞，解晶莹，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31