碳掺杂磷酸铁锰锂负载硫的锂硫电池正极材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种碳掺杂磷酸铁锰锂负载硫的锂硫电池正极材料，由单质硫和作为载体材料的LiFe0.6Mn0.4PO4/C复合而成，其中，硫与LiFe0.6Mn0.4PO4/C质量比为50:50～80:20，LiFe0.6Mn0.4PO4/C中掺杂碳的含量为5～30wt％。通过LiFe0.6Mn0.4PO4/C对多硫化锂的极性吸附作用可大大抑制多硫化锂的穿梭效应；同时，碳掺杂提高了复合正极材料的电子导电率，有利于提高硫的利用率，从而获得兼具高容量和高的循环稳定性的锂硫电池正极材料。

Carbon Doped Lithium Ferromanganese Phosphate Supported Sulphur Cathode Material for Lithium Sulphur Batteries and Its Preparation Method

The present invention relates to a carbon doped lithium iron manganese phosphate supported sulfur cathode material for lithium sulfur batteries, which is composed of elementary sulfur and LiFe0.6Mn0.4PO4/C as carrier material. The mass ratio of sulfur to LiFe0.6Mn0.4PO4/C is 50:50-80:20, and the content of carbon doped in LiFe0.6Mn0.4PO4/C is 5-30wt%. Through the polar adsorption of LiFe0.6Mn0.4PO4/C on lithium polysulfide, the shuttle effect of lithium polysulfide can be greatly inhibited. At the same time, carbon doping improves the electronic conductivity of composite cathode materials, which is conducive to improving the utilization of sulfur, thus obtaining lithium-sulfur battery cathode materials with both high capacity and high cycle stability.

【技术实现步骤摘要】
碳掺杂磷酸铁锰锂负载硫的锂硫电池正极材料及制备方法
本专利技术属于锂硫电池电极材料
，特别是一种以碳掺杂磷酸铁锰锂负载硫的锂硫电池复合正极材料及其制备方法。
技术介绍
随着社会经济的发展，能源消耗的增加急需新能源技术不断进步，锂离子电池由于具有方便、可靠等优点而备受人们关注，也促使了其制备工艺的日趋成熟。目前所用的锂离子电池正负极材料已经能够满足较高的安全性、较长的循环寿命和较高的振实密度等要求。然而，受制于锂离子脱嵌机制和正负极材料影响，电池的能量密度难以超过350Whkg-1，越来越不能满足人们对高能量密度电池的需求。不同于锂离子电池脱嵌机制，锂硫电池是利用单质硫与金属锂发生两电子的反应，理论能量密度可以达到2600Whkg-1。此外，硫还兼具资源丰富、价格低廉和无毒害等优点。因此，锂硫电池被视为最具发展潜力和应用价值的未来高比能二次电池之一。然而，锂硫电池要真正实现商业化，必须具有长的循环寿命、好的倍率性能和较高的安全性。要实现这三个目标，改善硫正极是关键。第一，硫与放电终产物Li2S之间的密度差异显著(S为2.07gcm-3，Li2S为1.66gcm-3)，体积形变高达本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳掺杂磷酸铁锰锂负载硫的锂硫电池正极材料，其特征在于：由单质硫和作为载体材料的LiFe0.6Mn0.4PO4/C复合而成，其中，硫与LiFe0.6Mn0.4PO4/C质量比为50:50～80:20，LiFe0.6Mn0.4PO4/C中掺杂碳的含量为5～30wt％。

【技术特征摘要】
1.一种碳掺杂磷酸铁锰锂负载硫的锂硫电池正极材料，其特征在于：由单质硫和作为载体材料的LiFe0.6Mn0.4PO4/C复合而成，其中，硫与LiFe0.6Mn0.4PO4/C质量比为50:50～80:20，LiFe0.6Mn0.4PO4/C中掺杂碳的含量为5～30wt％。2.根据权利要求1所述的碳掺杂磷酸铁锰锂负载硫的锂硫电池正极材料，其特征在于：所述的LiFe0.6Mn0.4PO4/C由高温固相法、溶胶凝胶法、水/溶剂热法中的一种制备得到。3.根据权利要求2所述的碳掺杂磷酸铁锰锂负载硫的锂硫电池正极材料，其特征在于：所述的高温固相法，包括步骤：称取铁源、锰源和碳源，与磷酸二氢锂LiH2PO4按照比例混合，置于球磨罐中，加入丙酮，以300rmin-1湿法球磨2h，于真空干燥箱中60℃干燥12h；然后置于管式炉中，在氩气气氛下，以3℃min-1的速率升温至350℃保温3h，后以3℃min-1的速率升温至750℃保温12h，自然冷却后即得到LiFe0.6Mn0.4PO4/C复合材料。4.根据权利要求2所述的碳掺杂磷酸铁锰锂负载硫的锂硫电池正极材料，其特征在于：所述的溶胶凝胶法，包括步骤：按比例称取铁源、锰源、磷酸二氢锂LiH2PO4和碳源，溶于去离子水中，水浴加热搅拌至溶胶状态，调节pH至凝胶状态，将凝胶在干燥箱中干燥后放入管式炉中，在惰性气氛围下高温烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：高学平，王璐，李国然，刘胜，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津,12