[发明专利]二氧化锡/二氧化锰负载硫颗粒的纳米复合材料的制备方法、锂硫电池正极及电池

说明书

本发明公开了一种二氧化锡/二氧化锰负载硫颗粒的纳米复合材料的制备方法、锂硫电池正极、锂硫电池。本发明利用价格低廉的原料制备得到二氧化锡/碳复合材料。再通过水热法得到二氧化锡/二氧化锰复合材料，之后负载硫获得锂硫电池正极材料。本发明针对锂硫电池，提供了一种工艺简单、产率高、成本低的复合材料制备方法。

技术领域

本发明属于无机纳米材料领域，具体涉及一种二氧化锡/二氧化锰负载硫颗粒的纳米复合材料的制备方法、锂硫电池正极、锂硫电池。

背景技术

锂离子电池因其比容量高、无污染、稳定的电化学性能和较长的使用寿命的特点，被认为是绿色能源。而近年来，由于成本因素的影响，目前的锂离子电池已无法满足汽车动力体系和大规模储能的需求，其能量密度正在接近极限，因此开发新一代高比容量、长循环寿命的的电池迫在眉睫。

其中，硫因其高达1675mAh/g的高理论能量密度，廉价、丰富并且无毒等优点，锂硫电池作为极具前景的替代方案引起了广泛关注。

然而，锂硫电池中因“多硫化物穿梭”的问题，使得锂硫电池容量降低和充电效率低下，严重阻碍了锂硫电池的应用。因此，致力于研发在正极中捕获多硫化物的锂硫电池，解决多硫化物穿梭问题十分重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种二氧化锡/二氧化锰负载硫颗粒的纳米复合材料的制备方法、锂硫电池正极、锂硫电池。本发明利用价格低廉的原料制备得到二氧化锡/碳复合材料。再通过水热法得到二氧化锡/二氧化锰复合材料，之后负载硫获得锂硫电池正极材料。本发明针对锂硫电池，提供了一种工艺简单、产率高、成本低的复合材料制备方法。

本发明采用的技术方案是：

一种二氧化锡/二氧化锰负载硫颗粒的纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

A、将锡盐与碳源混合在水中制得混合液，搅拌超声后，水热反应，得到二氧化锡/碳复合材料，将产物洗涤干燥，收集。

所述锡盐为五水合四氯化锡，锡盐在混合液中的浓度为0.2～0.6mol/L，优选0.46～0.52mol/L；

所述碳源为果糖、葡萄糖中的一种或两种。碳源在混合液中的浓度为0.2～0.6mol/L，优选0.46-0.52mol/L；

所述反应温度为130～200℃，优选150～180℃；反应时间为8～16小时，优选10～12小时；

所述干燥为真空干燥，温度为30～80℃，优选40～60℃；干燥时间2～18小时，优选2～6小时；

B、将二氧化锡/碳复合材料与高锰酸钾溶液放入反应釜中进行水热反应，反应结束后，离心、洗涤、干燥获得二氧化锡/二氧化锰颗粒。

所述高锰酸钾溶液中高锰酸钾的浓度为0.2～0.8mol/L，优选0.55～0.65mol/L；

所述二氧化锡/碳复合材料在高锰酸钾溶液中的浓度为12～50g/L，优选20～35g/L；

所述反应温度为130～200℃，优选80～180℃；反应时间为6～16小时，优选8～12小时；

所述干燥为真空干燥，温度为35～85℃，优选55～70℃；干燥时间1～20小时，优选5～10小时；

C、将氧化锡/氧化锰颗粒与硫粉混合均匀，在惰性气氛下熏硫，得到氧化锡/氧化锰/硫颗粒，即二氧化锡/二氧化锰负载硫颗粒的纳米复合材料；所述惰性气氛为氩气；

所述氧化锡/氧化锰颗粒与硫粉质量比为1：1～1：3。

所述熏硫温度为120～200℃，优选140～165℃。

所述熏硫时长为10～18小时，优选15～18小时。