[发明专利]一种用于锂硫电池集流体的材料及其制备方法

说明书

本发明属于锂硫电池的技术领域，具体的涉及一种用于锂硫电池集流体的材料及其制备方法。该材料为Ni_0.25Co_0.75(OH)₂纳米多级材料。该材料为具有一维纳米阵列结构的Ni_0.25Co_0.75(OH)₂纳米多级材料，可以提供足够大的比表面、足够多的离子扩散通道和电子传输通道。

技术领域

本发明属于锂硫电池的技术领域，具体的涉及一种用于锂硫电池集流体的材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池1992年发明以来，以其能量密度大、自放电小、无记忆效应等优点，在能源储存领域得到广泛应用。然而随着科技的进步，尤其是电动汽车、便携式电子设备等的快速发展，迫切要求储能设备具有体积小、容量大、质量轻、柔性弯曲等特点。而目前所用的锂离子二次电池正极材料主要为磷酸铁锂和镍钴锰三元材料，其理论比容量都不超过200mAh/g，使锂离子电池的能量密度难以提高。锂硫电池是以单质硫作正极活性材料，金属锂作为负极材料的新型可充电池，根据电化学氧化还原反应生成Li₂S，理论比容达1675mAh/g，理论能量密度为2600Wh/kg，是普通商业LIB的5倍以上；且单质硫储量丰富，价格低廉，锂硫电池具有安全性能好、对环境友好等特性，这些优点均使得锂硫电池成为下一代有潜能的电池体系。

但锂硫电池得到实际应用仍需解决许多问题，首先单质硫是典型的离子、电子绝缘体，在使用过程中必须添加大量的导电剂，降低电池容量；其次硫被还原生成Li₂S的过程中，其中间产物多硫化锂溶于液态电解液，导致电解液黏度增大和离子导电性降低；部分溶解的多硫化锂扩散到负极与金属锂发生反应，形成不溶的Li₂S沉积在锂表面，导致一部分活性物质流失；再次溶解在电解液中的S_2-n在正极与负极间来回穿梭，形成一个内部氧化还原穿梭的现象，导致锂硫电池循环性能差，库伦效率低，这些都是限制锂硫电池实现商业化运用的原因。

为了提高锂硫电池的放电性能，目前研究工作主要集中在正极材料方面，由于碳材料具有良好的导电性、比表面大、与硫相容性较好等优点而一直备受研究者的青睐。Jayaprakash 等人通过用多孔空心碳球包覆单质硫制备出硫/碳球复合材料，在0.5C充放电时首次放电比容量达到1071mAh/g，经过100次循环后容量保持在91％。Ji等人用氧化石墨烯作为载体制备出氧化石墨烯/硫纳米复合材料，在0.02C充放电时首次放电比容量达到1320mAh/g，第二次放电比容量达到1247mAh/g；之后以0.1C进行充放电，首次放电比容量为1000mAh/g， 50次循环后放电比容量保持在954mAh/g，并且库仑效率达到96.7％。

虽然碳材料很大程度上提高了锂硫电池的放电性能和循环性能，但制备工艺较复杂，并且目前所用的集流体为铝箔，但在具体应用中发现铝箔作集流体，在高倍率放电时电池放电比容量较低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有集流体材料在实际应用中制约锂硫电池高倍率放电性能和循环性能的问题而提供一种用于锂硫电池集流体的材料及其制备方法，该材料为具有一维纳米阵列结构的Ni_0.25Co_0.75(OH)₂纳米多级材料，可以提供足够大的比表面、足够多的离子扩散通道和电子传输通道。

本发明的技术方案为：一种用于锂硫电池集流体的材料为Ni_0.25Co_0.75(OH)₂纳米多级材料。

所述Ni_0.25Co_0.75(OH)₂纳米多级材料具有一维纳米阵列结构。