锂硫电池正极材料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了锂硫电池正极材料的制备方法及其应用。其中制备方法包括1)将钼源、硫源、碳源、二氧化硅球与N，N–二甲基甲酰胺溶剂混合并对混合液进行水热反应；2)在惰性气氛下对所述水热反应产物进行退火处理；3)除去步骤2)得到的产物中的二氧化硅球模板，以便得到二硫化钼/碳复合中空球；4)将所述二硫化钼/碳复合中空球与升华硫混合并进行加热处理，以便在所述中空球内负载硫，得到锂硫电池正极材料。采用该方法制备的正极材料不仅可改善硫正极材料整体的导电性，还能缓冲其体积膨胀，同时避免或显著降低因长链多硫化锂化合物溶解所造成的穿梭效应，减缓正极材料的容量衰减，从而改善电池的电化学性能、循环性能及使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
锂硫电池正极材料的制备方法及其应用
本专利技术属于电池领域，具体而言，涉及锂硫电池正极材料的制备方法及其应用。
技术介绍
随着能源危机的来临，人们对能源转化和存储器件的需求不断增长，催生出一些新型储能设备的开发。锂硫电池因其独特的转化反应机理而具备超高的理论比容量，被视为下一代新型高性能储能器件的候选者。其正极为单质硫，负极为金属锂，基于两者的氧化还原反应，其理论比容量分别为1675mAh·g–1和3861mAh·g–1，使得电池的容量密度高达2600Wh·kg–1，是目前锂离子电池体系的5倍多。然而，由于硫单质自身的导电性较差，其作为活性物质难以实现自身和集流体之间良好的电子传递。另外，单质硫完全锂化为最终产物Li2S时，其体积膨胀严重(～80％)，容易从集流体上脱落，从而导致活性物质的损失以及容量的衰减。最重要的是，硫正极在放电过程中会产生一系列的LiPSs(多硫化锂化合物)，由于长链LiPSs易溶于电解液，在电极反应过程中不断在正负极之间迁移并被消耗，导致活性物质不断损失，该现象被称为穿梭效应，也是锂硫电池特有且亟待解决的难题。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备锂硫电池正极材料的方法，其特征在于，包括：/n(1)将钼源、硫源、碳源、二氧化硅球及N，N–二甲基甲酰胺溶剂混合并对混合液进行水热反应；/n(2)在惰性气氛下对所述水热反应产物进行退火处理；/n(3)去除步骤(2)所得产物中的二氧化硅球模板，以便得到二硫化钼/碳复合中空球；/n(4)将所述二硫化钼/碳复合中空球与升华硫混合并进行加热处理，以便在所述中空球内负载硫，最终得到锂硫电池正极材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备锂硫电池正极材料的方法，其特征在于，包括：
(1)将钼源、硫源、碳源、二氧化硅球及N，N–二甲基甲酰胺溶剂混合并对混合液进行水热反应；
(2)在惰性气氛下对所述水热反应产物进行退火处理；
(3)去除步骤(2)所得产物中的二氧化硅球模板，以便得到二硫化钼/碳复合中空球；
(4)将所述二硫化钼/碳复合中空球与升华硫混合并进行加热处理，以便在所述中空球内负载硫，最终得到锂硫电池正极材料。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，预先以200～500r/min的速率对所述混合液进行搅拌处理，再进行所述水热反应。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水热反应的温度为180～250℃，反应时间为10～20h。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钼源为钼酸铵，所述硫源为硫脲，所述碳源为葡萄糖，
任选地，所述硫脲和所述钼酸铵的摩尔比为(1.5～3)：1，所述葡萄糖与所述钼酸铵的质量比为(4～6)：10，所述二氧化硅球与所述钼酸铵的质量比为(5～7)：...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕大鹏，贺婷，张建胜，马洁，袁苹，
申请(专利权)人：清华大学，清华大学山西清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11