一种碳纳米管包覆NiCo制造技术

本发明专利技术涉及锂硫电池正极材料技术领域，且公开了一种碳纳米管包覆NiCo

A carbon nanotube coated Nico

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管包覆NiCo2S4负载SeS2锂硫电池正极材料及其制法
本专利技术涉及锂硫电池正极材料
，具体为一种碳纳米管包覆NiCo2S4负载SeS2锂硫电池正极材料及其制法。
技术介绍
锂硫电池是锂电池的一种，是利用硫化物作为电池正极，金属锂作为负极，放电时负极反应为锂失去电子变为锂离子，正极反应为硫与锂离子及电子反应生成硫化物，正极和负极反应的电势差即为锂硫电池所提供的放电电压，在外加电压作用下，锂硫电池的正极和负极反应逆向进行，即为充电过程，锂硫电池的理论比容量和电池理论比能量都比较高，并且其对环境污染较小，是一种非常具有潜力的锂电池。目前锂硫电池正极材料主要有聚合物-硫复合材料，聚合物的成膜性好，其极性官能团构筑的电极界面亲硫性好，易于在硫颗粒表面包覆固硫，但是聚合物的导电性不高，并且在电池充放电过程中聚合物的电化学性能不稳定；碳-硫复合材料，碳性材料轻质、导电性好，但是多孔结构碳材料的物理吸附硫的能力有限，并且碳材料的表面多为非极性，抑制了极性Li2S的有效沉积，当为了增加碳材料界面极性而引入杂原子，又会影响材料的电子导电性；纳米金属化合物-硫复合材料，金属化合物表面具有大量极性的活性位点，对硫锂化合物具有较好的化学吸附作用，但是由于化学吸附是单分子层吸附，吸附量不高，当正极材料中硫含量较高时，硫离子会因为浓度差的作用扩散进入电解液中，降低了正极材料的固硫作用；
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种碳纳米管包覆NiCo2S4负载SeS2锂硫电池正极材料及其制法，解决了碳-硫复合正极材料物理吸附硫的能力有限，并且容易抑制了极性Li2S的有效沉积的问题，同时解决了金属化合物-硫复合正极材料的化学吸附量不高，固硫性能较差的问题。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种碳纳米管包覆NiCo2S4负载SeS2锂硫电池正极材料及其制法，包括以下按重量份数计的配方原料：16-36份羟基化碳纳米管、15-20份空心NiCo2S4球、7-8份二氧化硒、14-20份硫化钠、28-36份冰醋酸，制法包括以及以下实验药品：硝酸钴、氯化镍、丙三醇、蒸馏水、硫代乙酰胺、无水乙醇。优选的，所述羟基化碳纳米管中活性羟基含量≥5％，规格为长度10-30um，直径2-8nm。优选的，所述空心NiCo2S4球制备包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入适量的蒸馏水，再加入硝酸钴和氯化镍匀速搅拌至溶解，依次加入无水乙醇和丙三醇，蒸馏水、无水乙醇和丙三醇三者体积比为1:3-5:2-3，将溶液转移进水热自动反应釜中，升温至190-200℃，匀速搅拌反应10-15h，反应结束将物料冷却至室温，通过高速离心机进行离心分离，除去上层液体得到固体混合物，依次使用无水乙醇洗涤，得到Ni-Co-丙三醇前驱体，向水热自动反应釜中加入适量的无水乙醇，再依次加入Ni-Co-丙三醇前驱体和硫代乙酰胺，将反应釜温度升至220-230℃，匀速搅拌反应15-20h，反应结束后将物料冷却至室温，并过滤除去无水乙醇得到固体产物，使用无水乙醇洗涤并置于烘箱中加热至50-60℃充分干燥，得到空心NiCo2S4球。优选的，所述氯化镍和硝酸钴的物质的量摩尔比为1:2.2-2.5。优选的，所述Ni-Co-丙三醇前驱体和硫代乙酰胺质量比为1:18-25。优选的，所述碳纳米管包覆NiCo2S4负载SeS2锂硫电池正极材料制备方法包括以下步骤：(1)原位法制备空心NiCo2S4球负载SeS2：向反应瓶加入适量的蒸馏水和15-20份空心NiCo2S4球，依次加入7-8份二氧化硒、14-20份硫化钠和28-36份冰醋酸，搅拌至固体溶解，将溶液转移进水热合成自动反应釜中，将反应釜温度升为80-90℃，匀速搅拌反应4-8h，反应结束后将物料冷却至室温，置于高速离心机中进行离心分离，除去上层溶液得到固体混合物，使用蒸馏水洗涤干净并置于烘箱中充分干燥，制备得到空心NiCo2S4球负载SeS2。(2)将上述得到的空心NiCo2S4球负载SeS2加入行星球磨机中，并加入适量的无水乙醇，球磨机公转速率为50-80rpm，自转速率为580-620rpm进行球磨，直至物料全部通过1340目网筛，将通过网筛的物料和无水乙醇一起放入反应瓶中，再加入16-36份羟基化碳纳米管，并将反应瓶置于超声处理仪中，加热至50-60℃，超声频率为22-28KHz，进行超声分散2-5h，然后将物料通过高速离心机离心处理，除去上层乙醇溶液将固化合物置于烘箱中加热至60-80℃充分干燥，得到碳纳米管包覆NiCo2S4负载SeS2锂硫电池正极材料。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：该一种碳纳米管包覆NiCo2S4负载SeS2锂硫电池正极材料及其制法，使用水热合成原位法制得的NiCo2S4负载SeS2作为正极材料的主体成分，SeS2具有较高的导电性和良好的电化学循环稳定性，而空心NiCo2S4球具有很大比表面积，可以很好地负载SeS2，并且空心NiCo2S4球具有大量的活性位点，可以提供大量的孔隙，对硫锂化合物有很好的吸附能力，大幅增强了正极材料的载硫能力，促进了正极材料对Li2S2及Li2S氧化产生的聚硫化物的吸附，增强了其对聚硫化物催化成S单质的能力，有效提高了锂硫电池的能量密度和电容量。该一种碳纳米管包覆NiCo2S4负载SeS2锂硫电池正极材料及其制法，使用羟基化碳纳米管包覆NiCo2S4负载SeS2，碳纳米管具有巨大的比表面积和复杂的孔隙结构，通过其活性羟基基团与NiCo2S4中的金属离子络合作用，使NiCo2S4负载SeS2紧紧地吸附在羟基化碳纳米管的表面和内层中，并且碳纳米管具有优异的导电性能，在NiCo2S4负载SeS2之间形成三维网状导电结构，为锂离子和电荷提高了传输通道，提高了离子和电荷的传输及扩散速率，大大增强了正极材料的导电性，同时碳纳米管的极性羟基基团，促进了极性Li2S的有效沉积，碳纳米管具有良好的柔韧性和拉伸性，包覆SeS2后，在锂硫电池充放电过程中为中SeS2体积膨胀提供了为缓冲结构，增强了正极材料基体的稳定性，从而提高了正极材料的倍率性能和锂硫电池的电化学循环稳定性，通过电化学性能测试，在电流密度为1.0A·g-1时，放电比容量达到818.6-821.5mA·h·g-1，当电池循环次数为500次时，倍率容量仍能达到645.2-650.7mA·h·g-1，容量保持率为78.8-79.3％。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种碳纳米管包覆NiCo2S4负载SeS2锂硫电池正极材料及其制法，包括以下按重量份数计的配方原料：16-36份羟基化碳纳米管、15-20份空心NiCo2S4球、7-8份二氧化硒、14-20份硫化钠、28-36份冰醋酸，制法包括以及以下实验药品：硝酸钴、氯化镍、丙三醇、蒸馏水、硫代乙酰胺、无水乙醇，羟基化碳纳米管中活性羟基含量≥5％，规格为长度10-30本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米管包覆NiCo

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管包覆NiCo2S4负载SeS2锂硫电池正极材料及其制法，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：16-36份羟基化碳纳米管、15-20份空心NiCo2S4球、7-8份二氧化硒、14-20份硫化钠、28-36份冰醋酸，制法包括以及以下实验药品：硝酸钴、氯化镍、丙三醇、蒸馏水、硫代乙酰胺、无水乙醇。


2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管包覆NiCo2S4负载SeS2锂硫电池正极材料及其制法，其特征在于：所述羟基化碳纳米管中活性羟基含量≥5％，规格为长度10-30um，直径2-8nm。


3.根据权利要求1所述的一种碳纳米管包覆NiCo2S4负载SeS2锂硫电池正极材料及其制法，其特征在于：所述空心NiCo2S4球制备包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入适量的蒸馏水，再加入硝酸钴和氯化镍匀速搅拌至溶解，依次加入无水乙醇和丙三醇，蒸馏水、无水乙醇和丙三醇三者体积比为1:3-5:2-3，将溶液转移进水热自动反应釜中，升温至190-200℃，匀速搅拌反应10-15h，反应结束将物料冷却至室温，通过高速离心机进行离心分离，除去上层液体得到固体混合物，依次使用无水乙醇洗涤，得到Ni-Co-丙三醇前驱体，向水热自动反应釜中加入适量的无水乙醇，再依次加入Ni-Co-丙三醇前驱体和硫代乙酰胺，将反应釜温度升至220-230℃，匀速搅拌反应15-20h，反应结束后将物料冷却至室温，并过滤除去无水乙醇得到固体产物，使用无水乙醇洗涤并置于烘箱中加热至50-60℃充分干燥，得到空心NiCo2S4球。


4.根据权利要求3所述的一种碳纳米管包覆NiCo2S4负载SeS2锂硫电池正极材料及...

【专利技术属性】
技术研发人员：王燕清，
申请(专利权)人：王燕清，
类型：发明
国别省市：广东;44