一种锂硫电池正极材料及其制备方法与锂硫电池技术

技术编号:21038039 阅读:44 留言:0更新日期:2019-05-04 07:14
一种锂硫电池正极材料及其制备方法与锂硫电池,该正极材料包括活性炭,炭黑,过渡金属或过渡金属化合物,和升华硫;所述的过渡金属化合物为金属碳化物,金属硼化物,金属氮化物,金属磷化物,金属氧化物或金属硫化物。活性炭作为载硫的主体,炭黑既能够进行载硫,也能够加强正极材料的导电性,过渡金属或过渡金属化合物可以对电化学反应中产生的多硫化锂起到固定作用,抑制多硫离子的穿梭效应,提高锂硫电池的循环性能。本发明专利技术公开的锂硫电池正极材料,具有简便易得、容易大规模制备等优点,可以得到长循环、高比容量、高比能量的锂硫电池。

【技术实现步骤摘要】
一种锂硫电池正极材料及其制备方法与锂硫电池
本专利技术属于锂硫电池
,具体涉及一种锂硫电池正极材料及其制备方法与锂硫电池。
技术介绍
锂硫电池包括含有电活性硫的正极,含锂的负极,电解液和隔膜。锂硫电池理论比能量高达2600Wh/kg,实际比能量高于目前的商用锂离子电池。这一在比能量上面的显著优势,使得锂硫电池在特种电源,电动汽车以及高空飞行器等方面有广泛的潜在应用。锂硫电池的正极材料,是锂硫电池的关键技术。一般来说,硫需要和多孔碳进行复合,提高导电性,才能够有更好的能量发挥。活性炭作为碳材料的一种,以焦炭或者天然有机植物如木炭或者椰壳等为原料,活性炭的颗粒较大,是微米级别,比表面积较高,还具有价格低廉,密度高,生产工艺成熟的优点,因此活性炭可以作为硫的载体材料,应用于锂硫电池。但活性炭材料的导电性较差,而硫的电导率非常低,这样用活性炭作为硫载体的锂硫电池正极,比容量和循环性能并不理想。尤其是在高载硫量和大倍率下,锂硫电池的性能表现会更差。因此,如何以活性炭作为载硫的主体,同时提高锂硫电池的容量发挥,具有重要的实际应用价值。
技术实现思路
本专利技术提供了一种锂硫电池正极材料及其制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂硫电池正极材料,其特征在于:所述的正极材料包含活性炭、炭黑、过渡金属及硫,活性炭、炭黑、过渡金属及硫的质量比为10~30:1~10:1~10:60~80。

【技术特征摘要】
1.一种锂硫电池正极材料,其特征在于:所述的正极材料包含活性炭、炭黑、过渡金属及硫,活性炭、炭黑、过渡金属及硫的质量比为10~30:1~10:1~10:60~80。2.根据权利要求1所述的一种锂硫电池正极材料,其特征在于:所述的活性炭的比表面积1000~4000m2/g;所述的炭黑的比表面积600~3000m2/g;所述的过渡金属为Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Zr,Nb,Mo,Ru,Rh,Pd,Ag,Pt,镧系或锕系金属;所述的硫为升华硫。3.一种权利要求1或2所述的一种锂硫电池正极材料的制备方法,其特征在于:所述的制备方法如下:将活性炭、炭黑和过渡金属混合,研磨,直到混合物能够全部过筛,再与硫进行混合,研磨使混合物能够全部过筛,加二硫化碳淹没过固体表面,室温静置直到二硫化碳挥发干净,去除表面析出的硫,鼓风干燥,研磨并过筛,150~350oC放置在密闭容器中加热1~24h,研磨并过筛,即得到锂硫电池正极材料。4.一种含有权利要求3制备的锂硫电池正极材料的锂硫电池,其特征在于:所述的锂硫电池为包含有正极片、负极片、隔膜和电解液的叠片电池;具体的:所述的正极片制备方法为:将正极材料、导电剂、粘结剂按照80~99:0~10:1~10的质量比分散在去离子水中形成浆料,把浆料涂布在涂炭铝箔上,然后加热烘干即可;所述的负极片含有锂金属或者锂合金;所述隔膜为(1)聚烯烃微孔隔膜基材、(2)表面涂覆有聚合物的聚烯烃微孔隔膜基材、(3)表面涂覆有陶瓷的聚烯烃微孔隔膜基材或(4)表面涂覆有聚合物和陶瓷的聚烯烃微孔隔膜基材;所述的电解液为醚类电解液。5.一种含有权利要求1或2的锂硫电池正极材料的锂硫电池,其特征在于:所述的锂硫电池为包含有正极片、负极片、隔膜和电解液的叠片电池;具体的:所述的正极片制备方法为:将正极材料、导电剂、粘结剂按照80~99:0~10:1~10的质量比分散在去离子水中形成浆料,把浆料涂布在涂炭铝箔上,然后加热烘干即可;所述的负极片含有锂金属或者锂合金;所述隔膜为(1)聚烯烃微孔隔膜基材、(2)表面涂覆有聚合物的聚烯烃微孔隔膜基材、(3)表面涂覆有陶瓷的聚烯烃微孔隔膜基材或(4)表面涂覆有聚合物和陶瓷的聚烯烃微孔隔膜基材;所述的电解液为醚类电解液。6.一种锂硫电池正极材料,其特征在于:所述的正极材料包含活性炭、炭黑、过渡金属化合物及硫,活性炭、炭黑、过渡金属化合物及硫的质量比为10~30:1~10:1~10:60~80。7.根据权利要求6所述的一种锂硫电池正极材料,其特征在于:所述的活性炭的比表面积1000~4000m2/g;所述的炭黑的比表面积600~3000m2/g;所述的过渡金属化合物为过渡金属碳化物,过渡金属硼化物,过渡金属氮化物,过渡金属磷化物,过渡金属氧化物及过渡金属硫化物中的一种或多种;所述的硫为升华硫。8.根...

【专利技术属性】
技术研发人员:潘跃德李素丽徐延铭李俊义
申请(专利权)人:珠海光宇电池有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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