[发明专利]一种多层核壳结构复合电极材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种多层核壳结构复合电极材料的制备方法，包括：将SiO₂微球分散在Tris缓冲溶液中，加入DA搅拌反应，得到SiO₂@PDA；分散在混合液中搅拌反应，加入TBOT继续反应，得到SiO₂@PDA@TiO₂；分散在Tris缓冲溶液中，加入DA搅拌反应，得到SiO₂@PDA@TiO₂@PDA；惰性气氛下煅烧，再用NaOH刻蚀，得到空心‑C@TiO₂@C；与升华硫混合在N₂气氛下煅烧，即得多层核壳结构复合电极材料。本发明方法简单，原料来源方便，安全环保，成本低，适于大规模生产，制得的多层结构可有效提高电极材料的导电性，同时可抑制穿梭效应，从而增强锂硫电池的电化学性能。

技术领域

本发明属于锂硫电池电极材料技术领域，特别涉及一种多层核壳结构复合电极材料的制备方法。

背景技术

近年来随着移动电子设备、电动汽车以及可再生能源领域的快速发展，人们对储能设备提出了更高的要求。传统锂离子电池由于本身能量密度的限制，越来越不能满足发展的需要，因此开发新一代储能体系已经十分必要。以单质硫为正极、金属锂为负极的锂硫电池由于其具有较高的能量密度，耐过充，且硫资源丰富，成本低等优点日益受到广泛关注。但目前锂硫电池存在导电性差和由于穿梭效应引起的稳定性差、库伦效率低等问题，这些问题阻碍着其商业化应用。因此如何进一步提高锂硫电池的性能引起了人们的研究兴趣。

碳材料具有优良的导电性、大的比表面积和丰富的孔道。内部孔道利于硫的进入，提供电子和离子的导电性，同时也可以作为一个个微小的电化学反应发生器，能有效的抑制多硫化物的溶解。而氧化物对多硫化物具有良好的吸附性能，可有效抑制穿梭效应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多层核壳结构复合电极材料的制备方法，本发明方法简单，原料来源方便，安全环保，成本低，适于大规模生产，制得的多层结构电极材料可应用于锂硫电池的电极材料，利用碳的导电性及氧化物对多硫化物的吸附作用，提高电池的综合性能，使其在具有高比能量的同时具有优异的循环性能。

本发明的一种多层核壳结构复合电极材料的制备方法，包括：

(1)将SiO₂微球分散在Tris缓冲溶液中，加入盐酸多巴胺DA，搅拌反应，经离心洗涤，真空干燥，得到SiO₂@PDA；其中SiO₂微球、DA的用量比为0.1～0.2g：0.2～0.3g；

(2)将步骤(1)得到的SiO₂@PDA分散在无水乙醇和氨水的混合液中，搅拌反应，加入钛酸四丁酯TBOT，继续搅拌反应，经离心洗涤，真空干燥，得到SiO₂@PDA@TiO₂；其中SiO₂@PDA、无水乙醇、氨水、TBOT的用量比为0.1～0.3g：100mL：0.3mL：0.5～1.5mL；

(3)将步骤(2)得到的SiO₂@PDA@TiO₂分散在Tris缓冲溶液中，加入盐酸多巴胺DA，搅拌反应，经离心洗涤，真空干燥，得到SiO₂@PDA@TiO₂@PDA；其中SiO₂@PDA@TiO₂、DA的用量比为0.1～0.15g：0.1～0.2g；

(4)将步骤(3)得到的SiO₂@PDA@TiO₂@PDA置于惰性气氛下煅烧，得到SiO₂@C@TiO₂@C用NaOH溶液刻蚀，经离心洗涤，真空干燥，得到空心-C@TiO₂@C；