[发明专利]一种基于S-Ni-O-C键合增强的锂硫电池复合正极材料及其制备方法有效
| 申请号： | 201910231906.7 | 申请日： | 2019-03-26 |
| 公开（公告）号： | CN109994721B | 公开（公告）日： | 2020-07-10 |
| 发明（设计）人： | 雷维新;夏鹏涛;张琪悦;王旭日;夏爽;马颖妍;潘勇 | 申请（专利权）人： | 湘潭大学 |
| 主分类号： | H01M4/36 | 分类号： | H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/052 |
| 代理公司： | 长沙市融智专利事务所(普通合伙) 43114 | 代理人： | 袁靖 |
| 地址： | 411105 湖*** | 国省代码： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 基于 ni 增强 电池 复合 正极 材料 及其 制备 方法 | ||
1.一种基于S-Ni-O-C键合增强的锂硫电池复合正极材料，其特征在于：以生物炭为载体，其表面嫁接极性含氧官能团，纳米镍颗粒负载在生物炭表面形成Ni-O-C结构，再进行固硫即得S-Ni-O-C键合增强的锂硫电池复合正极材料。
2.根据权利要求1所述的复合正极材料，其特征在于：所述正极材料中Ni-O-C含量为20~30 wt%。
3.根据权利要求1所述的复合正极材料，其特征在于：所述纳米镍颗粒粒径为5~20 nm，质量含量占采用的生物炭的5~10wt%。
4.根据权利要求1所述的复合正极材料，其特征在于：所述正极材料中硫含量为70~80wt%。
5.权利要求1-4任一项所述的复合正极材料的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）将比表面积为2000~4000 m2/g的生物炭与曲拉通X-100溶液混合搅拌后过滤得到表面富集有极性含氧官能团的生物炭；
（2）纳米镍颗粒负载在步骤（1）中的表面富集有极性含氧官能团的生物炭上，得到表面均匀分散着纳米镍颗粒的生物炭材料C-O-Ni；
（3）将步骤（2）中的生物炭材料C-O-Ni和升华硫混合研磨，150~165℃真空干燥后即得S-Ni-O-C键合增强的锂硫电池复合正极材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：以铁树叶材料为原料，采用两步碳化法，先通过300~450℃对原料进行初步碳化，再以质量比为1:2~1:4的比例将初步碳化后的原料和氢氧化钾混合均匀，以750~800℃的温度活化0.5~1.5h，经过酸洗、去离子水洗涤，过滤后得到比表面积为2000~4000 m2/g的生物炭。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述生物炭与曲拉通X-100溶液的固液比为1：200~400，曲拉通X-100溶液的质量分数为1~5wt‰。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述纳米镍颗粒负载采用表面化学镀镍技术进行生物炭表面化学镀镍，得到表面均匀分散着纳米镍颗粒的生物炭材料C-O-Ni。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述生物炭材料C-O-Ni和升华硫的质量比为1:4~3:7。
10.一种使用如权利要求1-4中任一项所述的复合正极材料或者使用由权利要求5-9任一项所述的制备方法制得的复合正极材料制得的锂硫电池。
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