一种Li-P修饰碳纳米管-硫化物铝基电池正极材料及其制法制造技术

本发明专利技术涉及铝基电池正极材料技术领域，且公开了一种Li‑P修饰碳纳米管‑硫化物铝基电池正极材料及其制法，包括以下配方原料：Li‑P修饰碳纳米管，份硫脲、Na

A li-p modified carbon nanotube sulfide aluminum based battery cathode material and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种Li-P修饰碳纳米管-硫化物铝基电池正极材料及其制法
本专利技术涉铝基电池正极材料
，具体为一种Li-P修饰碳纳米管-硫化物铝基电池正极材料及其制法。
技术介绍
铝离子电池是一种可充电的二次电池，放电时，铝离子从阴极移动到阳极，充电时，铝离子从阳极回到阴极，铝成本低、资源丰富、电荷存储能力好，一种理想的电池电极材料，铝离子电池具有高效耐用、充电快、安全性能高、成本低、使用寿命长等优点。铝离子电池负极材料主要为高纯金属铝，而正极材料主要有过渡金属氧化物、金属硫化物、硒化物、碳材料等，但是目前的铝离子电池正极材料的导电性能较差，抑制了电荷和铝离子在电解质和电极材料之间的扩散和迁移，正极材料在充放电过程中由于电荷和铝离子的脱嵌产生的微应变力，容易使正极材料发生体积膨胀和收缩，导致材料的基体损耗，降低了正极材料的倍率性能和电化学循环稳定性。
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Li-P修饰碳纳米管-硫化物铝基电池正极材料及其制法，解决了铝离子电池正极材料的导电性较差的问题，同时解决了正极材料在充放电过程中容易发生膨胀和收缩，导致材料基体损耗的问题。(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Li-P修饰碳纳米管-硫化物铝基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：14-35份Li-P修饰碳纳米管，27-35份硫脲、14-18份Na2MoO4、12-15份CoCl2、12-18份十二烷基苯磺酸钠。<br>优选的，所述Li-P修饰碳纳米管制备方法包括以下步骤：(1)向体积比为2-3:1的正己烷和四氢呋喃混合溶剂中，依次加入二乙烯基苯和催化剂三氟化硼乙醚溶液，将溶液在40-50℃下，进行超声分散，直至有大量的沉淀生成，将溶液减压浓缩、洗涤固体产物、干燥，制备得到聚二乙烯基苯纳米管。(2)向物质的量浓度为13-15mol/L的硫酸溶液中，加入聚二乙烯基苯纳米管，将溶液加热至70-80℃，反应18-24h，将溶液过滤、洗涤固体产物、干燥，制备得到磺基聚二乙烯基苯纳米管。(3)向反应瓶中通入高纯N2排出空气，加入无水甲苯溶液、磺基聚二乙烯基苯纳米管和正丁基锂的己烷溶液，将反应瓶进行超声分散处理72-96h，将溶液减压浓缩、洗涤固体产物、干燥，制备得到锂化磺基聚二乙烯基苯。(4)将锂化磺基聚二乙烯基苯置于气氛电阻炉中，通入高纯N2，电阻炉升温速率为10-15℃/min，在850-900℃下煅烧4-6h，煅烧产物即为Li-P修饰碳纳米管。优选的，所述三氟化硼乙醚溶液中BF3和二乙烯基苯的质量比为15-18:1。优选的，所述正丁基锂的己烷溶液中的正丁基锂与磺基聚二乙烯基苯纳米管的质量比为1:2-4。优选的，所述Li-P修饰碳纳米管-硫化物铝基电池正极材料制备方法包括以下步骤：(1)向体积比为3-4:1的蒸馏水和乙醇混合溶剂中，加入27-35份硫脲、14-18份Na2MoO4、12-15份CoCl2和12-18份十二烷基苯磺酸钠，进行球磨，直至物料全部通过400-500目网筛，将混合溶液转移进自动水热反应釜中，再加入14-35份Li-P修饰碳纳米管，加热至220-250℃，反应30-35h，将溶液过滤、洗涤固体产物、干燥。(2)将固体产物置于气氛电阻炉中，通入高纯N2，电阻炉升温速率为5-10℃/min，在500-550℃下煅烧8-10h，煅烧产物即为Li-P修饰碳纳米管-硫化物铝基电池正极材料。优选的，所述硫化物为MoS2、CoS、Co掺杂MoS的混合物。(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Li-P修饰碳纳米管-硫化物铝基电池正极材料及其制法，S掺杂碳纳米管，形成了高比表面的多孔碳结构，为正极材料进行离子吸附和电化学反应提供了大量的活性位点，促进了电化学反应的正向进行，并且S掺杂在多孔碳的表面形成介孔结构，缩短了电荷和离子的传输路径，从而提高了正极材料的电化学循环稳定性。该一种Li-P修饰碳纳米管-硫化物铝基电池正极材料及其制法，Li修饰的多孔碳纳米管材料，增大了碳纳米管的层间距，形成分层结构，使更多了硫化物可以掺杂进碳纳米管的多孔结构和层状结构中，提高了正极材料的利用率，增强了正极材料的比电容和容量保持率，并且多孔结构和层状结构降低了铝离子与正极材料之间的静电效应，提高了铝离子在正极材料的脱嵌速率，从而改善了正极材料的电化学性能。该一种Li-P修饰碳纳米管-硫化物铝基电池正极材料及其制法，使用碳纳米管包覆硫化物材料，作为正极材料的基体成分，碳纳米管具有优异的导电性，改善了正极材料的导电性，提高了电荷和铝离子的扩散和迁移速率，从而增强了铝离子电池的电容量和功率密度，并且硫化物材料均匀负载到碳纳米管层状结构和多孔结构中，不仅为硫化物在充放电过程中由于电荷和铝离子的脱嵌产生的体积膨胀和收缩，提供了弹性缓冲，同时抑制了硫化物材料和电解质发生副反应，溶解到电解液中，从而增强了正极材料的倍率性能和铝离子电池电化学循环稳定性。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：一种Li-P修饰碳纳米管-硫化物铝基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：14-35份Li-P修饰碳纳米管，27-35份硫脲、14-18份Na2MoO4、12-15份CoCl2、12-18份十二烷基苯磺酸钠。Li-P修饰碳纳米管制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入适量的正己烷和四氢呋喃混合溶剂，两者体积比为2-3:1，依次加入二乙烯基苯和催化剂三氟化硼乙醚溶液，三氟化硼乙醚溶液中BF3和二乙烯基苯的质量比为15-18:1，将反应瓶置于超声分散仪中，加热至40-50℃，进行超声分散，直至有大量的沉淀生成，将溶液通过减压浓缩除去溶剂，使用适量的无水乙醇洗涤固体产物，并置于烘箱中加热至60-70℃，充分干燥，制备得到聚二乙烯基苯纳米管。(2)向反应瓶中加入物质的量浓度为13-15mol/L的硫酸溶液，再加入聚二乙烯基苯纳米管直至完全浸渍，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至70-80℃，匀速搅拌进行磺化反应18-24h，将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水洗涤固体产物除去残余的硫酸，并充分干燥，制备得到磺基聚二乙烯基苯纳米管。(3)向反应瓶中通入高纯N2排出空气，加入适量的无水甲苯溶液，再加入磺基聚二乙烯基苯纳米管和正丁基锂的己烷溶液，正丁基锂的己烷溶液中的正丁基锂与磺基聚二乙烯基苯纳米管的质量比为1:2-4，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声72-96h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用适量无水乙醇和蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到锂化磺基聚二乙烯基苯。(4)将锂化磺基聚二乙烯基苯置于气氛电阻炉中，通入高纯N2，电阻炉升温速率为10-15℃/min，在850-900℃下煅烧4-6h，煅烧产物即为Li-P修饰碳纳米管。Li-P修饰碳纳米管-硫化物铝基电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Li-P修饰碳纳米管-硫化物铝基电池正极材料，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：14-35份Li-P修饰碳纳米管，27-35份硫脲、14-18份Na

【技术特征摘要】
1.一种Li-P修饰碳纳米管-硫化物铝基电池正极材料，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：14-35份Li-P修饰碳纳米管，27-35份硫脲、14-18份Na2MoO4、12-15份CoCl2、12-18份十二烷基苯磺酸钠。


2.根据权利要求1所述的一种Li-P修饰碳纳米管-硫化物铝基电池正极材料，其特征在于：所述Li-P修饰碳纳米管制备方法包括以下步骤：
(1)向体积比为2-3:1的正己烷和四氢呋喃混合溶剂中，依次加入二乙烯基苯和催化剂三氟化硼乙醚溶液，将溶液在40-50℃下，进行超声分散，直至有大量的沉淀生成，将溶液减压浓缩、洗涤固体产物、干燥，制备得到聚二乙烯基苯纳米管。
(2)向物质的量浓度为13-15mol/L的硫酸溶液中，加入聚二乙烯基苯纳米管，将溶液加热至70-80℃，反应18-24h，将溶液过滤、洗涤固体产物、干燥，制备得到磺基聚二乙烯基苯纳米管。
(3)向反应瓶中通入高纯N2排出空气，加入无水甲苯溶液、磺基聚二乙烯基苯纳米管和正丁基锂的己烷溶液，将反应瓶进行超声分散处理72-96h，将溶液减压浓缩、洗涤固体产物、干燥，制备得到锂化磺基聚二乙烯基苯。
(4)将锂化磺基聚二乙烯基苯置于气氛电阻炉中，通入高纯N2，电阻炉升温速率为10-15℃/min，在850-900℃下煅烧4-6h，煅烧产物即为Li-P修饰碳纳米管。


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【专利技术属性】
技术研发人员：周丽丽，
申请(专利权)人：温州涂屋信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33