The invention discloses a core shell structure material, a preparation method and an application thereof. The core-shell structure material contains sulfur and covering the nuclear nuclear shell, the shell contains organic sulfur, the sulfur and organic matter can be selected material in the shell on the reaction and in situ formation of a coating layer, wherein the selected material selected from with the organic sulfur Pro nuclear or electrophilic substances. The material of the core shell structure of the invention can be used as the cathode material of the lithium sulfur battery, and the preparation process is simple, the efficiency is high, the condition is moderate, the equipment is simple, and is suitable for large-scale industrial application. In the core shell structure of the material, the sulfur-containing organic matter can react with the lithium sulfur electrolyte additive and form an in situ coating layer, thereby inhibiting the dissolution and shuttling of the polysulfide ion. The lithium sulfur battery based on the core shell structure material has higher discharge capacity and excellent cycle stability performance.
【技术实现步骤摘要】
核壳结构的材料、其制备方法及应用
本专利技术具体涉及一种核壳结构的有机硫包覆单质硫的复合材料、其制备方法以及在锂硫电池中的应用,属于电化学
技术介绍
随着传统资源和能源日益紧缺、环境问题日趋严重,开发新的能源储存及转换技术已经成为各国的能源战略重点。其中,锂硫电池是极具发展潜力和应用前景的高能量密度二次电池。它以硫做为主要正极活性物质,具有高比容量(1675mAh/g)和高能量密度(2600Wh/kg),实际能量密度也已经能达到400Wh/kg,同时硫具有廉价而无毒的特点,因此锂硫电池正日益受到关注。但是由于单质硫的放电行为是固-液-固的过程,其中间态的多硫离子是可溶于电解液的,在循环的过程中会溶出正极材料,继而由于浓度差的存在其会到达负极去得电子并生成固体产物,而这些固体产物在后续的充电过程中又会回到正极,如此来回形成穿梭效应,会造成电池循环性能差、库伦效率低等不良影响。因而,如何抑制多硫离子的溶出和穿梭效应就成为了问题。目前,业界一般都是在正极材料表面进行包覆,由于包覆层的存在可以降低多硫离子的溶出速率,从而减缓穿梭效应。比如,已成功实施的案例包括:杨源等采用超声包覆制备出PEDOT:PSS包裹的碳硫正极材料,该方法是将碳硫材料分散在含有聚合物的溶液中,长时间超声,然后去除溶剂,得到表面有大约10nm聚合物包覆的碳硫材料,方法简单有效,成品纯度很高,但成本高,重复性差;黄云辉等利用水热法在介孔碳硫材料表面生长微孔级别的碳包覆层,进一步限制多硫离子的溶出。但是此方法的条件苛刻,工艺复杂;其它的包覆方法也都类似。然而,虽然各样五花八门的包覆策略被 ...
【技术保护点】
一种核壳结构的材料,其特征在于包括:包含单质硫的核,以及,包覆所述核的壳层,所述壳层包含含硫有机物,所述含硫有机物能够与选定物质反应而在所述壳层上形成原位包覆层,所述选定物质选自能够与所述含硫有机物发生亲核或者亲电反应的物质。
【技术特征摘要】
1.一种核壳结构的材料,其特征在于包括:包含单质硫的核,以及,包覆所述核的壳层,所述壳层包含含硫有机物,所述含硫有机物能够与选定物质反应而在所述壳层上形成原位包覆层,所述选定物质选自能够与所述含硫有机物发生亲核或者亲电反应的物质。2.根据权利要求1所述的核壳结构的材料,其特征在于:所述核壳结构的材料具有多孔结构,其孔容为0.8~1.0cm3/g,所含孔洞的孔径为2~50nm;和/或,所述壳层的厚度为10~20nm,含硫有机物与单质硫的质量比为1:10~1:20。3.根据权利要求1所述的核壳结构的材料,其特征在于:所述的核包括单质硫与导电剂的复合材料。4.根据权利要求2所述的核壳结构的材料,其特征在于:所述的核包括碳硫复合材料,其中所述碳硫复合材料中单质硫的含量在70wt%以上而小于100%。5.根据权利要求4所述的核壳结构的材料,其特征在于:所述碳硫复合材料具有介孔结构,其孔容为0.8~1.0cm3/g,所含孔洞的孔径为2~50nm。6.根据权利要求1所述的核壳结构的材料,其特征在于:所述壳层由含硫有机物组成。7.根据权利要求6所述的核壳结构的材料,其特征在于:所述含硫有机物中的硫以碳-硫化学键和/或硫-硫化学键形式存在。8.根据权利要求7所述的核壳结构的材料,其特征在于:所述含硫有机物包括硫化聚丙烯腈、硫化聚氯乙烯和硫化葡萄糖中的任意一种或两种以上的组合。9.根据权利要求1所述的核壳结构的材料,其特征在于:所述选定物质选自含磷和/或氟的有机化合物。10.根据权利要求9所述的核壳结构的材料,其特征在于:所述含磷和/或氟的有机化合物包括三...
【专利技术属性】
技术研发人员:胡晨吉,陈宏伟,卢威,吴晓东,陈立桅,
申请(专利权)人:中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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