一种锂硫电池正极宿主材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种锂硫电池正极宿主材料及其制备方法和应用。所述锂硫电池正极宿主材料为核壳结构，所述核壳结构的核为钴金属有机框架，所述核壳结构的壳为有机配体掺杂的双金属氢氧化物；所述双金属氢氧化物为钴镍氢氧化物和/或钴锌氢氧化物。本发明专利技术所述核壳结构的核不仅有利于单质硫的均匀分布，而且石墨化程度高、导电性强；所述核壳结构的壳，提供了大的吸附表面积，同时壳结构片层上嵌入的大量细小的双金属氢氧化物也提供了大量的极性吸附位点，能够有效地吸附多硫化锂，抑制充放电中间产物多硫化物的穿梭效应，从而有效提高锂硫电池的循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种锂硫电池正极宿主材料及其制备方法和应用
本专利技术属于能源材料
，具体涉及一种锂硫电池正极宿主材料及其制备方法和应用。
技术介绍
在众多目前研究的电池中，含硫正极材料以其高放电比容量成为所有正极材料中最具有发展潜力的一种。基于单质硫较高的比能量和低廉的价格，单质硫作为锂硫电池正极材料相对别的正极材料具有不可替代的优势。然而单质硫低的电子导电率和聚硫离子的高溶解度所造成较快的衰减和较低的活性物质利用率，促使人们寻找合适的载硫主体来改善这一问题。负载极性金属基化合物的分级多孔石墨化碳质材料因其本身具有良好的电子导电性和丰富的孔道结构来装填单质硫，同时极性的金属基化合物能够有效的化学锚定中间产物多硫化锂而成为理想的锂硫电池正极宿主材料之一，锂硫电池已被广泛认为是最具发展前景的下一代高比能二次电池。尽管锂硫电池有诸多优点，但也存在一些问题：一是活性物质硫和其放电产物硫化锂导电性差；二是充放电中间产物多硫化物的“穿梭效应”将进一步导致活性物质的流失以及对锂负极的“腐蚀”；三是硫在充放电过程中体积变化较大。这些问题阻碍锂硫电池的进一步发展。...

【技术保护点】
1.一种锂硫电池正极宿主材料，其特征在于，所述锂硫电池正极宿主材料为核壳结构，所述核壳结构的核为钴金属有机框架，所述核壳结构的壳为有机配体掺杂的双金属氢氧化物；/n所述双金属氢氧化物为钴镍氢氧化物和/或钴锌氢氧化物。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂硫电池正极宿主材料，其特征在于，所述锂硫电池正极宿主材料为核壳结构，所述核壳结构的核为钴金属有机框架，所述核壳结构的壳为有机配体掺杂的双金属氢氧化物；
所述双金属氢氧化物为钴镍氢氧化物和/或钴锌氢氧化物。


2.根据权利要求1所述的锂硫电池正极宿主材料，其特征在于，所述钴金属有机框架包括中心金属钴和有机配体；
优选地，所述钴金属有机框架的有机配体为2-甲基咪唑；
优选地，所述有机配体掺杂的双金属氢氧化物中的有机配体为聚乙烯吡咯烷酮。


3.根据权利要求1或2所述的锂硫电池正极宿主材料，其特征在于，所述锂硫电池正极宿主材料的粒径为2-5μm；
优选地，所述核壳结构的核的粒径为1-3μm；
优选地，所述核壳结构的壳的厚度为0.1-0.5μm。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的锂硫电池正极宿主材料的制备方法，其特征在于，所述锂硫电池正极宿主材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将钴盐、非钴金属盐和有机配体溶解混合，加热反应，得到悬浊液；
(2)将步骤(1)得到的悬浊液离心，收集沉淀，得到前驱体；
(3)将步骤(2)得到的前驱体进行碳化处理，得到所述锂硫电池正极宿主材料。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钴盐为硝酸钴；
优选地，步骤(1)所述非钴金属盐包括硝酸镍和/或硝酸锌；
优选地，步骤(1)所述有机配体包括聚乙烯吡咯烷酮和/或2-甲基咪唑；
优选地，步骤(1)所述溶解用溶剂为甲醇；
优选地，步骤(1)所述混合具体为：将钴盐、非钴金属盐和聚乙烯吡咯烷酮溶解得到混合液后，再加入2-甲基咪唑溶液进行混合；
优选地，所述钴盐、非钴金属盐和2-甲基咪唑的摩尔质量比为(1-3):(0.5-2):(5-10)，优选为2:1:8；
优选地，所述钴盐和聚乙烯吡咯烷酮的摩尔质量比为(1-2):1，优选为1.5:1；
优选地，步骤(1)所述加热反应温度为80-120℃，优选为90℃；
优选地，步骤(1)所述加热反应的时间为2-23h，优选为2-9h。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝，高一博，郑淑敏，
申请(专利权)人：中科院过程工程研究所南京绿色制造产业创新研究院，中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32