一种多维包覆翠绿亚胺基聚合物的锂硫电池正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种多维包覆翠绿亚胺基聚合物的锂硫电池正极材料及其制备方法，属于电池材料技术领域。本发明专利技术所述的锂硫电池正极材料由多维碳骨架结构及其表面和内部孔道附着的单质硫和外层包裹的翠绿亚胺基聚合物组成，构筑的点、线、面碳骨架结构可以有效地改善和增强复合正极材料的导电性，强化电子的快速输运，进而保证硫的高利用率；另一方面，翠绿亚胺基聚合物包覆层不仅可提供额外的电子传输路径，且能缓解正极材料的体积变化，有效抑制飞梭效应，保证了锂硫电池的高能量密度和长循环寿命。本发明专利技术中制备所述锂硫正极材料的方法工艺简单、成本低且易于规模化生产。成本低且易于规模化生产。成本低且易于规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种多维包覆翠绿亚胺基聚合物的锂硫电池正极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种用于锂硫电池的高比能正极材料及其制备方法，属于电池材料


技术介绍

[0002]发展清洁可再生、高效能源材料以实现“碳达峰”和“碳中和”是我国社会经济发展的重大战略，已被列为国家中长期科技发展规划纲要中重点和优先发展的方向。在先进能源
，面对国家一系列的重大需求(如新能源汽车、光伏工程、储能电站、信息通讯、国防军事、航空航天等)，新型二次电池是能量转换与储存的关键技术环节。二次电池的发展已有一百五十年的历史，从铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池到锂离子电池、锂硫电池，其发展历程主要体现在提高能量密度，强化环境友好和资源可循环利用方面。与目前常用的如铅酸、镍镉、锂离子等二次电池相比，锂硫电池在能量密度和环境友好方面具有显著的优势。锂硫电池以金属锂为负极，以单质硫或有机多硫化物为正极，理论比能量可达2600Wh/kg，远高于目前商用的锂离子二次电池，有利于电池的小型化、轻量化；锂硫电池同时具有自放电率低的特点，适于长期保存和使用；更为重要的是，锂硫电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多维包覆翠绿亚胺基聚合物的锂硫电池正极材料，其特征在于：所述正极材料由多维碳骨架及其内部孔道和表面所附着的硫、以及外表面所包裹的一层翠绿亚胺基导电聚苯胺所组成；所述多维度导电碳骨架结构是通过合理选择并配比碳颗粒、碳管、石墨烯得到的；所述附着在碳骨架及其内部孔道中的硫是通过控制反应物配比并经化学反应制得的；所述导电聚苯胺包覆层是由精确控制反应条件得到的；其中，材料中硫的质量分数为80％～92％，碳质量分数为5％～18％。2.一种如权利要求1所述的多维包覆翠绿亚胺基聚合物的锂硫电池正极材料及其制备方法，其特征在于，所述方法步骤如下：(1)将一共10.0～20.0g的0维碳颗粒及一维碳管和二维石墨烯置于烧杯中，加入500～1500ml乙醇，300～600ml H2O，在超声条件下搅拌混匀；(2)往步骤(1)中的分散液中加入10～30mL磷酸，并把整个反应装置置于的水浴中保温，随后继续往烧杯中加入20～50ml的苯胺溶液，并搅拌混匀；(3)将8～25.0g过硫酸铵置于烧杯中，加入200～500mL H2O充分搅拌溶解，随后使用蠕动泵将过该硫酸铵溶液泵入到步骤(2)中分散有碳粉的烧杯中，然后再往该分散体系中加入体积分数为50～90％的乙醇溶液2～5L，并保持搅拌；(4)称取300～500g的Na2S
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9H2O置于适当容器中，加入5～15L H2O搅拌溶解，随后称取100～300g硫粉(S)加入到上述Na2S溶液中，搅拌充分溶解；(5)取300～500mL的浓盐酸并加入600～1000mL H2O充分搅拌溶解；(6)同时将步骤(4)和步骤(5)中的两种溶液泵入到步骤(3)中分散有碳粉的体系中进行反应，同时使用水浴控制反应体系温度；(7)反应完成后，对反应体系分散液进行过滤，弃去滤液，保留滤饼，随后对滤饼进行充分洗涤，直至滤液为中性为止；(8)把洗至中性的滤饼置于烧杯中，然后往烧杯中加入乙醇溶液，充分搅拌分散，同时称取100～150g PVP(K
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30或者K
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50)置于烧杯中，加入300～600mL H2O在40～60℃水浴中搅拌溶解；(9)把步骤(8)中溶解完全的PVP溶液直接加入到分散有中性滤饼的烧杯中，并再次搅拌分散，同时在搅拌状态下，往该体系中加入100～150mL浓磷酸以及合适体积的苯胺，同时用水浴控制体系温度；(10)称取15～25g的过硫酸铵置于烧杯中，加入200～300ml的H2O充分搅拌溶解，随后在搅拌状态下将该过硫酸铵溶液泵入到步骤(9)中的分散液里，并使其充分反应，整个反应过程中使用水浴对反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈人杰，张楠祥，赵腾，冯涛，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：