System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 镧基钙钛矿催化剂及制备方法、修饰隔膜与锂硫电池技术_技高网

镧基钙钛矿催化剂及制备方法、修饰隔膜与锂硫电池技术

技术编号:44890404 阅读:6 留言:0更新日期:2025-04-08 00:28
本申请公开了镧基钙钛矿催化剂及制备方法、修饰隔膜与锂硫电池,涉及锂硫电池技术领域。一方面,本申请提供的一种镧基钙钛矿催化剂,化学式为:LaNi<subgt;x</subgt;Fe<subgt;1‑x</subgt;O<subgt;3</subgt;;其中,0<x<1。分别将镧源、镍源、铁源、柠檬酸、乙二胺四乙酸混合并加入稀硝酸调节PH;置于油浴锅中搅拌;产物洗涤后,烘箱真空干燥,得到白色产物;将白色产物转移至200℃保持2h后,升温至800℃继续保持8h;待自然冷却至室温后得到催化剂。还提供修饰隔膜涂料、修饰隔膜以及锂硫电池。本申请催化剂中,Fe和Ni协同调控,形成B位混合配位,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;提高锂硫电池的循环稳定性和倍率性能得到。

【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2h后,升温至800℃继续保持8h;待自然冷却至室温后得到催化剂。

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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【技术保护点】

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。

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【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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