一种利用原子层沉积技术制备硫/碳@金属氧化物纳米管锂硫电池正极材料的方法技术

本发明专利技术提出了一种利用原子层沉积技术制备硫/碳@金属氧化物纳米管锂硫电池正极材料的方法。采用方法的要点是将醋酸镁加入聚丙烯腈纺丝液中，通过静电纺丝得到含有氧化镁的聚丙烯腈膜，经过碳化得到掺杂氧化镁的碳纤维，再通过原子层沉积在纤维表面沉积氧化锌，得到碳/氧化镁@氧化锌复合材料，通过热熔载硫获得碳/氧化镁@氧化锌负载硫的材料，应用于锂硫电池正极材料。本发明专利技术在制备锂硫电池正极材料的过程中利用原子层沉积方法，有利于控制包裹层的厚度及均匀度，同时实现了对正极材料一步掺杂，提供了一种工艺简单的复合材料的制备方法，获得具有良好的循环稳定性和高比容量的锂硫电池正极材料。

A method of preparing sulfur / carbon @ metal oxide nanotube cathode materials for lithium sulfur battery by atomic layer deposition

【技术实现步骤摘要】
一种利用原子层沉积技术制备硫/碳@金属氧化物纳米管锂硫电池正极材料的方法
本专利技术涉及电池材料的制备方法，特别涉及一种利用原子层沉积技术制备硫/碳@金属氧化物纳米管锂硫电池正极材料的方法，属于锂硫电池制备领域。
技术介绍
近年来，随着锂离子电池已逐渐不能满足储能设备对高能量密度的需求。单质硫储量丰富、价格低廉、对环境友好且具有高理论能量密度(2600Whkg-1)和理论比容量(1675mAhg-1)成为当今研究的热点。目前，锂硫电池实现商业化需要克服以下缺点：第一，单质硫导电性差(5×10-30Scm-1,25℃)，不利于电子传输；第二，单质硫做为锂硫电池正极材料体积易膨胀(≈80％)；第三，在充放电过程中，中间产物多硫化物易溶解于电解液中导致活性物质的损失，且易形成“穿梭效应”，造成容量损失。因此提高锂硫电池正极材料的稳定性和容量有重要的意义。目前，利用电子导电主体吸收多硫化物引起了广泛的关注，如碳/硫材料、聚合物/硫材料、金属氧化物材料和硫化锂。特别是引入了以石墨、非晶态碳材料为主的碳负极材料，使锂硫电池的容量得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用原子层沉积技术制备硫/碳@金属氧化物纳米管锂硫电池正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)将聚丙烯腈和镁盐与N,N-二甲基甲酰胺溶液混合在室温下搅拌10h，制得前驱体聚合物溶液，然后将溶液倒入一次性注射器中，在高压13.5kV、低压-2.5kV、转速200rpm下纺丝8h，得到膜；/n2)将步骤1)中得到的膜在空气中预氧化3h，之后在氮气气氛下处理3h，得到纳米纤维；/n3)在1800Pa，100℃的环境下，以二乙基锌和H2O为反应物，以步骤2)得到的纳米纤维为基底，经一定的ALD循环，生长厚度为40nm的ZnO包覆层，得到被氧化锌包裹的纳米纤维；/n4)将步骤3)中得到...

【技术特征摘要】
1.一种利用原子层沉积技术制备硫/碳@金属氧化物纳米管锂硫电池正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将聚丙烯腈和镁盐与N,N-二甲基甲酰胺溶液混合在室温下搅拌10h，制得前驱体聚合物溶液，然后将溶液倒入一次性注射器中，在高压13.5kV、低压-2.5kV、转速200rpm下纺丝8h，得到膜；
2)将步骤1)中得到的膜在空气中预氧化3h，之后在氮气气氛下处理3h，得到纳米纤维；
3)在1800Pa，100℃的环境下，以二乙基锌和H2O为反应物，以步骤2)得到的纳米纤维为基底，经一定的ALD循环，生长厚度为40nm的ZnO包覆层，得到被氧化锌包裹的纳米纤维；
4)将步骤3)中得到的被氧化锌包裹的纳米纤维与硫按一定比例混合，在氩气气氛下载硫，得到含硫的纳米纤维，冷却至室温，用一定体积的二硫化碳/酒精溶液冲洗表面吸附的硫，将得到的产物在60℃下烘干6h，得到硫/碳@金属氧化物纳米管锂硫电池正极材料。

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡玉荣，马丹阳，蔡泽玮，张茜，王广舒，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33