一种锂硫电池正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于锂硫电池的技术领域，具体的涉及一种锂硫电池正极材料及其制备方法。该正极材料为具有介孔核壳结构的同轴氮化钛/氮化钒纤维与硫的复合材料。该复合材料具有独特的空间结构和较高的比表面积，可以有效地减小锂离子的扩散路径，为硫提供了快速的电子转移途径和有效的缓冲空间，显著提高了锂硫电池正极材料的电化学性能。所述制备方法中采用同轴电纺，简单、有效，易于实现介孔核壳结构的同轴氮化钛/氮化钒纤维的大规模生产和低成本工业化，具有高产量与工业可行性。

【技术实现步骤摘要】
一种锂硫电池正极材料及其制备方法
本专利技术属于锂硫电池的
，具体的涉及一种锂硫电池正极材料及其制备方法。
技术介绍
在电子信息和工业技术飞速发展的时代，制备出高比容量的电池，对电子设备以及电动汽车等的使用和推广有较大的促进作用。锂硫电池的理论比容量是现有普通商业化锂离子电池的6倍以上，且成本低，因而具有广阔的应用前景。锂硫电池作为高能量密度的二次电池系统以单质硫作为正极材料，其理论比容量为1675mAh/g，并与金属锂作负极组成电池，其理论能量密度达到2600Wh/kg。此外单质硫具有低成本、储量丰富和无毒等优点。然而锂硫电池目前仍面临着很多技术挑战，从而阻碍其产业化进程。具体存在以下问题：(1)锂硫电池的放电反应可分为两个步骤：首先硫与锂离子发生反应生成多硫化锂；然后多硫化锂继续与锂离子反应生成Li2S。此过程的中间产物多硫化锂会溶在电解液中，导致电解液的粘稠度增加，造成容量损耗，降低电池的导电性；(2)反应过程中产生的多硫化锂可以穿过隔膜与锂反应，在锂的表面产生无活性且不能溶解的硫化锂层，这一现象称为“穿梭效应”。“本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂硫电池正极材料，其特征在于，该正极材料为具有介孔核壳结构的同轴氮化钛/氮化钒纤维与硫的复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂硫电池正极材料，其特征在于，该正极材料为具有介孔核壳结构的同轴氮化钛/氮化钒纤维与硫的复合材料。


2.一种权利要求1所述锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，首先通过同轴电纺制备核壳结构的同轴氮化钛/氮化钒纤维；然后制备介孔核壳结构的同轴氮化钛/氮化钒纤维；最后将介孔核壳结构的同轴氮化钛/氮化钒纤维与纳米硫混合研磨后进行水热反应，即得具有介孔核壳结构的同轴氮化钛/氮化钒纤维与硫的复合材料。


3.根据权利要求2所述锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备二氧化钛前驱体溶胶：将PVP粉末加入至异丙醇和钛酸四丁酯的混合溶液中，在室温下搅拌6～12h，制得均匀的二氧化钛前驱体溶胶；
(2)制备五氧化二钒前驱体溶胶：首先将PVP粉末加入至乙二醇和无水乙醇的混合溶液中，在室温下搅拌6～12h；然后向混合溶液中加入乙酰丙酮钒(III)，并在50～80℃下搅拌10～60min，自然冷却至室温，制得均匀的五氧化二钒前驱体溶胶；
(3)制备核壳结构的同轴氮化钛/氮化钒纤维：采用由两根同轴不同径不锈钢细管组装的喷丝板进行电纺；将所得的二氧化钛前驱体溶胶和五氧化二钒前驱体溶胶分别装入塑料注射器中，其中二氧化钛前驱体溶胶作为核层材料，五氧化二钒前驱体溶胶作为壳层材料；塑料注射器通过聚乙烯管连接内外同轴的不锈钢细管，然后分别以1～5mL/h的流速抽出二氧化钛前驱体溶胶，以1～3mL/h的流速抽出五氧化二钒前驱体溶胶；
(4)制备介孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新，王彤，
申请(专利权)人：肇庆市华师大光电产业研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44