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【技术实现步骤摘要】
本申请涉及锂硫电池,尤其是涉及镧基钙钛矿催化剂及制备方法、修饰隔膜与锂硫电池。
技术介绍
1、锂硫电池因其超高理论能量密度(2600wh kg-1)和硫元素的低成本与环保特性而备受关注。然而,其实际应用面临诸多挑战,其中包括:1.多硫化物穿梭效应:放电过程中生成的中间产物(li2sn,4≤n≤8)容易溶解并扩散到电解液中,导致正极活性材料流失和负极副反应发生;2.硫氧化还原反应动力学缓慢:硫的电化学反应过程涉及复杂的多电子转移,动力学较慢,限制了电池的充放电效率;3.活性硫利用率低:硫基材料在充放电过程中易形成“死硫”,进一步降低了容量和循环性能。
技术实现思路
1、为了解决上述至少一种技术问题,开发一种能够实现高效电子转移、高比表面积、高活性的催化剂,本申请提供镧基钙钛矿催化剂及制备方法、修饰隔膜与锂硫电池。
2、一方面,本申请提供的一种镧基钙钛矿催化剂,化学式为:lanixfe1-xo3;其中,0<x<1。
3、可选的,本申请提供的一种镧基钙钛矿催化剂,,化学式为:lani0.5fe0.5o3。
4、第二方面,本申请提供了上述催化剂的制备方法,包括以下步骤:
5、s1、分别将镧源、镍源、铁源、柠檬酸、乙二胺四乙酸加入500ml烧杯中并加入稀硝酸调节ph至8;
6、s2、将烧杯置于80℃的油浴锅中搅拌24h;产物洗涤后,60℃烘箱真空干燥12h,得到白色产物;
7、s3、将白色产物转移至马弗炉中200℃保持2
8、可选的,产物采用水和无水乙醇分别离心洗涤3次。
9、可选的,所述s3中,升温速率为5℃min-1。
10、可选的,所述镧源采用六水硝酸镧;
11、和/或,镍源采用六水硝酸镍;
12、和/或,铁源采用九水硝酸铁。
13、第三方面,本申请提供了一种锂硫电池修饰隔膜涂料,包括粘结剂、导电剂以及上述的催化剂。
14、可选的,所述粘结剂、导电剂以及催化剂的重量比为1:2:7。
15、可选的,所述粘结剂采用聚偏氟乙烯,和/或,所述导电剂采用导电炭黑。
16、第四方面,本申请提供了一种锂硫电池修饰隔膜,包括隔膜以及上述的涂料,所述涂料涂布在隔膜的其中一面。
17、第五方面,本申请提供了一种锂硫电池,包括正极、负极以及上述的修饰隔膜;所述修饰隔膜设置在正极与负极之间,且涂布有涂料的一面朝向正极。
18、综上所述,fe和ni协同调控的镧基钙钛矿催化剂表现为一种独特的密网状微观结构,其在锂硫电池中表现出明显的优势,至少包括以下一种有益效果:
19、1、催化活性位点的引入与优化,fe原子在lafe0.5ni0.5o3中部分取代ni位置,形成b位混合配位(fe3+/ni2+);这种结构为电催化剂提供了多样化的电子转移路径,提升了对多硫化物转化反应的催化活性;
20、2、fe3+与ni2+的协同作用显著降低硫化物的转化势垒,加快硫的氧化还原反应动力学;
21、3、fe的引入通过化学吸附增强与多硫化物的相互作用;密度泛函理论(dft)计算表明,fe具有较高的键能(m–s键),能有效固定多硫化物在催化剂表面,减少其在电解液中的溶解和扩散,从而抑制穿梭效应。因此,通过引入过渡金属进一步提高了材料的催化活性和稳定性,还通过增强与多硫化物的相互作用及优化反应动力学,显著改善了锂硫电池的整体性能;
22、4、本专利技术的具有电催化功能的隔膜组装的锂硫电池,其循环稳定性和倍率性能得到了极大的提高,且本专利技术的功能性隔膜制备工艺简单,易操作,有利于工业化生产。
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1.一种镧基钙钛矿催化剂,其特征在于,化学式为:LaNixFe1-xO3;其中,0<x<1。
2.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于,化学式为:LaNi0.5Fe0.5O3。
3.一种权利要求1所述的催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
4. 根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于,所述S3中,升温速率为5℃ min-1。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述镧源采用六水硝酸镧;
6.一种锂硫电池修饰隔膜涂料,其特征在于,包括粘结剂、导电剂以及权利要求1中所述的催化剂。
7.根据权利要求6所述的涂料,其特征在于,所述粘结剂、导电剂以及催化剂的重量比为1:2:7。
8.根据权利要求6所述的涂料,其特征在于,所述粘结剂采用聚偏氟乙烯,和/或,所述导电剂采用导电炭黑。
9.一种锂硫电池修饰隔膜,其特征在于,包括隔膜以及权利要求6中所述的涂料,所述涂料涂布在隔膜的其中一面。
10.一种锂硫电池,其特征在于,包括正极、负极以及权利要求9中所述的修饰隔膜;所述
...【技术特征摘要】
1.一种镧基钙钛矿催化剂,其特征在于,化学式为:lanixfe1-xo3;其中,0<x<1。
2.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于,化学式为:lani0.5fe0.5o3。
3.一种权利要求1所述的催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
4. 根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于,所述s3中,升温速率为5℃ min-1。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述镧源采用六水硝酸镧;
6.一种锂硫电池修饰隔膜涂料,其特征在于,包括粘结剂、导...
【专利技术属性】
技术研发人员:张久俊,左银泽,董捷,颜蔚,焦学超,马春响,苏丽访,杨前程,孙亢,辛大品,
申请(专利权)人:安徽理士新能源发展有限公司,
类型:发明
国别省市:
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