[发明专利]一种多孔结构的硫电极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电极材料制备领域，尤其涉及一种多孔结构的硫电极材料的制备方法。

背景技术

近年来，由于电动汽车和智能电网的兴起，越来越多的科研工作者开始寻找和研究高能量密度的电极材料。其中，硫的理论比容量超过1600毫安时/克。同时硫具有生产成本低廉，毒性低，容量高和能量密度高等优点，引起了电池工作者们极大的研究兴趣。

然而硫作为电极存在以下问题：硫离子导电性较差，导致硫的利用率低。与金属离子形成的多硫化物易溶于电解质溶液中，造成活性物质减少。硫电极的以上缺陷使得组装成电池后的，电池的循环性能差、性能衰减快。众所周知,电极材料的形貌与表面积对电池电化学性能有重要的影响。

因此探索一种可以硫离子固定，金属离子由进出的通道或孔隙结构成为解决硫电极材料问题的主要依据。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种多孔结构的硫电极材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种多孔结构的硫电极材料的制备方法包括如下步骤：制备硫磺菌培养液；制备硫磺和硫磺菌混合培养液；制备多孔结构的硫电极材料，包括：将得到的硫磺和硫磺菌混合培养液在真空干燥箱中干燥1-5h，然后在充满保护气体氩气环境中，以10-30℃/min的加热速率加热，并在600-800℃下退火1-5h，得到多孔结构的硫电极材料。

进一步的，所述步骤制备硫磺菌培养液为：先将培养基的pH值设置为3-8，温度为25-30℃，然后称量玉米粉1-3g,蛋白胨0.5-1.5g，MgSO₄.7H₂O 0.05-0.15g，KH₂PO₄0.1-0.3g和硫磺菌粉加入到放置有50-150ml去离子水中，放入转速为100-160r/min的恒温振荡摇床中振荡培养5-7d，得到的硫磺菌培养液。

进一步的，所述步骤制备硫磺和硫磺菌混合培养液为:称取硫磺粉于所述硫磺菌培养液中，并磁力搅拌1-30min；然后放置15-40h；接着用低转速离心方法去渣，将得到悬浮液在高转速下离心，并反复洗涤2-8次，得硫磺和硫磺菌混合培养液。

进一步的，所述硫磺菌粉为贝氏硫细菌、发硫菌、硫小杆菌、硫化叶菌、紫硫菌和绿硫菌中任意一种。

由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明制得的多孔结构的材料活性表面较大,可增加电解液与活性材料的接触,提供材料更多的电化学反应位,提高电极容量；可作为缓冲层,减小循环过程中的结构变化,提高电极循环稳定性。多孔结构可以使金属离子如Li⁺，Na⁺和Mg²⁺等，自由进出多孔结构的孔道，从而增强电池的循环性能。且硫离子固定在已碳化的生物质体硫磺菌中，不能轻易流失，使硫的利用率加大。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种多孔结构的硫电极材料的制备方法的流程示意图；

图2为本发明多孔结构的硫电极材料的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1及图2所示，为本发明一种多孔结构的硫电极材料的制备方法及结构图。

实施例1

S101、制备硫磺菌培养液；首先将培养基的pH值设置为5.0，温度在27℃，称量玉米粉3g，蛋白胨1.5g，MgSO₄.7H₂O(七水硫酸锰)0.05g，KH₂PO₄(磷酸二氢钾)0.2g和菌粉加入到放置有100ml去离子水中，将以上配置的溶液放入转速为120r/m in的恒温振荡摇床中振荡培养7d，得到硫磺菌培养液。

S102、制备硫磺和硫磺菌混合培养液；称取少量量的硫磺粉于硫磺菌培养液中，并磁力搅拌15min；然后放置20h；接着用低转速离心方法去渣，将得到悬浮液在高转速下离心，并反复洗涤6次得到硫磺和硫磺菌混合培养液；