一种复合硫化锂正极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种复合硫化锂正极材料及其制备方法和应用，属于锂硫电池领域。本发明专利技术通过将碳源与金属盐一步煅烧法，尿素与镍盐、铁盐反应生成氮化镍和氮化铁复合物，葡萄糖与尿素在氯化钠模版作用下生成氮掺杂多级多孔碳，得到氮化镍/氮化铁复合物以及氮掺杂多级多孔碳复合材料，作为前体材料。将硫化锂与N‑甲基吡咯烷酮混合，制成硫化锂浆料。将制备好的前体材料浸入硫化锂浆料，干燥得到复合硫化锂正极材料。该材料中氮化镍和氮化铁作为双催化剂，协同作用加速硫化锂/多硫化锂的氧化还原反应。此外，氮掺杂多级多孔碳结构能有效承载硫化锂和多硫化锂，缓解体积膨胀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂硫电池领域，具体涉及一种复合硫化锂正极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、随着当前锂离子电池接近其能量密度的理论上限，市场对于能够提供更高能量密度的新型充电电池系统的需求日益增长。锂硫电池以其超高的理论比容量（可达1675mah/g）而备受瞩目，被视为未来电化学储能器件中的佼佼者。尽管如此，在锂硫电池的实际应用过程中，仍面临着硫的利用率不高以及穿梭效应等挑战，这些问题主要源于硫物种的电子传导性较差，以及在正极反应过程中产生的中间长链多硫化物易于溶解。针对锂硫电池中存在的挑战，以往的工作大多集中于设计各种导电纳米材料作为有效的硫宿主，以提升电池性能。然而，这些硫宿主在实际应用中通常需要额外添加导电剂等辅助材料，这些添加物的使用不可避免地会减少电池的能量密度。

2、相比于硫磺（2.07g/cm3），硫化锂拥有更低的体积质量密度（1.66g/cm3），这使得硫化锂可以有效减小电池循环初始阶段硫活性物质体积膨胀问题，减少因体积变化引起的正极材料粉化现象。然而，目前的研究往往忽视了硫化锂的电子和离子传导性问题，这导致了锂硫电池库仑效率本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种复合硫化锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的复合硫化锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）混合溶液中尿素与葡萄糖以及氯化钠的质量比为1:1～5:5～10，镍盐与铁盐的质量比为1:1～10，镍盐为硝酸镍、硫酸镍或氯化镍中的一种；铁盐为硝酸铁、硫酸铁或氯化铁中的一种；葡萄糖的质量浓度为0.05～0.25g/mL，铁盐的质量浓度为0.02～0.03g/mL。

3.根据权利要求1所述的复合硫化锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，冷冻干燥温度为-50～-65℃，时间为12～24h；保护气氛为氮气或氩气，...

【技术特征摘要】

1.一种复合硫化锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的复合硫化锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）混合溶液中尿素与葡萄糖以及氯化钠的质量比为1:1～5:5～10，镍盐与铁盐的质量比为1:1～10，镍盐为硝酸镍、硫酸镍或氯化镍中的一种；铁盐为硝酸铁、硫酸铁或氯化铁中的一种；葡萄糖的质量浓度为0.05～0.25g/ml，铁盐的质量浓度为0.02～0.03g/ml。

3.根据权利要求1所述的复合硫化锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，冷冻干燥温度为-50～-65℃，时间为12～24h；保护气氛为氮气或氩气，煅烧控制升温速率为2～10℃/min，煅烧温度为700～900℃，时间为1～5h。

4.根据权利要求1所述的复合硫化锂正极材料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晓涛，袁振，文晨旭，刘海强，耿德敏，李文豪，杜鹏，朱荣振，张浩波，刘建路，
申请(专利权)人：山东海化集团有限公司，
类型：发明
国别省市：