一种五氟镁铝/氮掺碳锂硫电池正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种五氟镁铝/氮掺碳锂硫电池正极材料及其制备方法，所述方法包括将凹凸棒石经酸改性处理后，与葡萄糖、氯化铵混匀，蒸干后经煅烧得到氮掺碳包覆的凹凸棒石，用氢氟酸处理后得到五氟镁铝/氮掺碳，载硫后得到五氟镁铝/氮掺碳载硫复合材料；将所得复合材料与导电剂以及粘结剂在溶剂中混合后涂覆在集流体上，干燥后得到五氟镁铝/氮掺碳锂硫电池正极材料。所得正极材料中氮掺碳无定型碳管对多硫化物具有限域作用，负载于所述无定型碳管内外表面的五氟镁铝对多硫化物具有吸附作用，二者的协同作用能有效地抑制多硫化物的穿梭效应，提升锂硫电池的电化学性能，本发明专利技术提供的制备方法工艺简便，成本低，产业化前景好。

A kind of cathode material of PFMA / n-doped lithium sulfur battery and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种五氟镁铝/氮掺碳锂硫电池正极材料及其制备方法
本专利技术涉及新能源材料领域，特别涉及一种五氟镁铝/氮掺碳锂硫电池正极材料及其制备方法。
技术介绍
随着可再生能源的需求日益增长，高能量密度的电池受到学术界和工业界的广泛关注。众多电池技术中，锂硫电池具有高的理论比容量(高达1675mAhg-1)，电池能量密度与体积密度分别高达2600Whkg-1与2800WhL-1，是其它嵌入型正极材料的五倍以上，应用于电动汽车续航里程理论上大于400km。且地球上硫的资源丰富，环保。然而，锂硫电池的实际应用仍然存在着诸多问题：(1)硫以及锂硫产物导电性差；(2)循环过程中接近80％的体积膨胀；(3)中间体多硫化物(Li2Sx,4≤x≤8)在充放电过程中的溶解与穿梭效应；(4)可溶性Li2S4向固态Li2S的液固相变动力学缓慢，从而导致S的低利用率。这些是导致锂硫电池容量衰减、库伦效率低的主要原因。目前的研究中多以大比表面积、多孔的碳材料(孔径分布不同的多孔碳、石墨烯、碳纳米管)与活性物质硫复合作为锂硫电池的正极材料，依靠孔吸附来吸附多硫化物，抑制穿梭本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种五氟镁铝/氮掺碳锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)五氟镁铝/氮掺碳复合材料的制备/n将天然凹凸棒石过筛后置于酸液中加热搅拌处理，再进行抽滤、洗涤和干燥，得到改性凹凸棒石；/n将葡萄糖、氯化铵与所得改性凹凸棒石按质量比为20:(15～20):(9～13.5)的比例混合，加入去离子水搅拌处理，然后在热水浴中至水分挥发完，得到前驱体；/n将所得前驱体在惰性气氛下煅烧，得到氮掺碳包覆改性凹凸棒石；/n向所得氮掺碳包覆改性凹凸棒石中加入氢氟酸，加热搅拌反应后进行抽滤、洗涤和干燥，得到五氟镁铝/氮掺碳复合材料；/n其中，氮掺碳包覆改性凹凸棒石与氢氟酸的质量比为1：(6...

【技术特征摘要】
1.一种五氟镁铝/氮掺碳锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)五氟镁铝/氮掺碳复合材料的制备
将天然凹凸棒石过筛后置于酸液中加热搅拌处理，再进行抽滤、洗涤和干燥，得到改性凹凸棒石；
将葡萄糖、氯化铵与所得改性凹凸棒石按质量比为20:(15～20):(9～13.5)的比例混合，加入去离子水搅拌处理，然后在热水浴中至水分挥发完，得到前驱体；
将所得前驱体在惰性气氛下煅烧，得到氮掺碳包覆改性凹凸棒石；
向所得氮掺碳包覆改性凹凸棒石中加入氢氟酸，加热搅拌反应后进行抽滤、洗涤和干燥，得到五氟镁铝/氮掺碳复合材料；
其中，氮掺碳包覆改性凹凸棒石与氢氟酸的质量比为1：(6.72～33.6)；
(2)载硫
将步骤(1)所得五氟镁铝/氮掺碳复合材料与单质硫按质量比为3:7的比例混合研磨，置于聚四氟乙烯内衬的反应釜中，再放入烘箱中以5-10℃/min的升温速度升温至155℃后保温12-18h，降至室温后研磨均匀，得到五氟镁铝/氮掺碳载硫复合材料；
(3)正极材料的制备
将步骤(2)所得五氟镁铝/氮掺碳载硫复合材料、导电剂和粘结剂在溶剂中混合均匀得到正极浆料，将所得正极浆料涂覆在集流体上，干燥后得到五氟镁铝/氮掺碳锂硫电池正极材料。


2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐爱东，张士林，杨华明，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43