一种锂硫电池的磷化锡@碳复合负极活性前驱材料、负极活性材料、负极及其制备制造技术

本发明专利技术属于锂金属电池负极材料领域。具体公开了一种锂硫电池磷化锡@碳复合负极活性前驱材料，包括碳单质骨架，以及镶嵌在其外表面且呈点状分布的磷化锡纳米粒子。本发明专利技术还公开了所述的亲锂性负极活性材料应用于锂金属复合电极的制备。本发明专利技术所述的材料，在碳单质骨架外表面均匀弥散分布磷化锡纳米点，基于所述的创新形貌和结构特性，结合碳单质骨架丰富的比表面、良好的导电性，有效地降低了局部电流密度，实现了锂金属持续循环过程中均匀的沉积和溶解，有效避免枝晶的生长，大幅度提高其在锂硫电池中的循环寿命。锂硫电池中的循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种锂硫电池的磷化锡@碳复合负极活性前驱材料、负极活性材料、负极及其制备


[0001]本专利技术属于锂金属电池
，具体涉及了一种锂硫电池金属锂复合活性材料领域。

技术介绍

[0002]锂硫电池是一种由单质硫正极与锂金属负极构筑的具有高理论能量密度、快速充电特性的新一代能量储存系统。锂金属具有极高的理论比容量3860mAh g-1
，以及最低的电化学电位-3.04V(相对于标准的氢电极)，一直被认为是锂电池最理想的负极材料。然而无宿主结构的锂金属容易在反复地沉积/溶解过程中产生巨大的体积效应，致使循环寿命大大降低；另一方面由于锂金属表面固有的不平整导致锂沉积不均匀，继而引发不可控的锂枝晶，造成电池短路甚至起火爆炸，阻碍了锂金属负极进一步的产业化应用。
[0003]当前主要通过构建3D多孔骨架结构来消除锂金属循环过程中的体积效应，包括石墨烯、中空碳球、碳纤维、玻璃纤维、泡沫金属骨架等，其中碳材料由于质量轻、导电性性能好、韧性强等优点成为抑制锂金属体积变化的重要宿主材料，例如Chongwu Zhou等[Zhang A,Fang 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂硫电池磷化锡@碳复合负极活性前驱材料，其特征在于：包括碳单质骨架以及镶嵌在其外表面且呈点状分布的磷化锡纳米粒子；碳单质骨架为一维碳单质和/或零维碳单质。2.如权利要求1所述的锂硫电池磷化锡@碳复合负极活性前驱材料，其特征在于：所述的碳单质骨架为碳纳米管、碳纳米纤维、碳空心球、碳实心球中的至少一种；所述的碳单质骨架为石墨化碳和/或无定形碳；优选地，所述的碳单质骨架为碳纳米管；进一步优选，所述的碳纳米管的直径为5-100nm；进一步优选为10-40nm；优选地，所述的碳纳米管的管壁厚度为1-20nm；进一步优选为4-8nm。3.如权利要求1所述的锂硫电池磷化锡@碳复合负极活性前驱材料，其特征在于：磷化锡纳米粒子的粒径为0.1-10nm；进一步优选为3-6nm；优选地，所述的磷化锡@碳复合负极活性前驱材料中，磷化锡纳米粒子的含量为5wt％～50wt％；进一步优选为10wt％～30wt％。4.一种权利要求1～3任一项所述的锂硫电池磷化锡@碳复合负极活性前驱材料的制备方法，其特征在于：将包含Sn(II)源、碳单质骨架、醇的原料溶液进行溶剂热反应，在碳单质骨架的表面形成点状分布的Sn氧化物；随后再和磷源在惰性气氛中进行固相磷化处理，即得；所述的原料溶液中，Sn(II)源的摩尔浓度为0.2～1mol/L；碳单质骨架的浓度为15～40g/L。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述的Sn(II)源为氯化亚锡、硫酸亚锡中的至少一种；优选地，所述的醇为乙醇、甲醇、2-丙醇中的至少一种优选地，碳单质骨架的浓度为20～40g/L；优选地，所述的溶剂热的温度为100～250℃，优选为140～190℃；优选地，所述的溶剂热的时间为5～15h，优选为8～12h；优选地，所述的磷源为偏磷酸盐、次磷酸盐中的至少一种；磷源的用量不低于将Sn完全反应的理论摩尔量，优选为理论摩尔量的1～4倍；所述的固相磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪波，赖延清，赖俊全，姜怀，张治安，张凯，方静，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：