[发明专利]一种锂硫电池铁基生物质碳中间层、制备方法及锂硫电池

说明书

本发明公开了一种锂硫电池铁基生物质碳中间层、制备方法及锂硫电池，方法包括以下步骤，步骤1，对生物质进行清洗干燥后得到中性生物质；步骤2，将步骤1中的中性生物质加入含铁溶液中，干燥得到铁基生物质；步骤3，将步骤2中的铁基生物质进行煅烧得到铁基生物质碳；步骤4，将步骤3中的铁基生物质碳经压片后得到铁基生物质碳中间层。本发明中所使用的生物质碳基材料具有较好的导电性能、吸附性能且制备流程较为简单，原材料来源广泛，由其制成的中间层对于锂硫电池中由于氧化还原反应所产生的多硫化物有一定的吸附作用，可以抑制穿梭效应，进而有效地提升电池的循环性能。

技术领域

本发明属于锂硫电池技术领域，具体属于一种锂硫电池铁基生物质碳中间层及其制备方法。

背景技术

目前，随着便携式电子设备的普及，人们对能源储存系统提出了愈来愈高的要求，以硫为正极，金属锂为负极的锂硫电池由于其理论比容量较高，且具有成本低廉、环境友好等优点，在减少化石燃料的使用方面具有较好的应用前景。

但是，锂硫电池的缺陷极大地限制了它的发展，其中“穿梭效应”时导致锂硫电池性能下降的主要因素之一，在放电过程中，中间产物多硫化锂溶解于电解液中并穿过隔膜，在正负极之间来回穿梭，导致活性物质不可逆的损失以及负极材料金属锂的腐蚀。近年来，中间层的研究是解决“穿梭效应”的有效途径之一。

中间层位于锂硫电池的正极和隔膜之间，既可作为第二集流体，又可在一定程度上抑制穿梭效应的发生从而提升锂硫电池的电化学性能。但是已提出的如金属有机骨架、硫化物、导电聚合物等材料都存在制备过程复杂及成本较高等问题，不足以满足未来市场需求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种锂硫电池铁基生物质碳中间层、制备方法及锂硫电池，制备流程较为简单，原材料来源广泛，可以大幅度增加锂硫电池的比容量和倍率性能，从而使锂硫电池的电化学性能得到有效地提升。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种锂硫电池铁基生物质碳中间层的制备方法，包括以下步骤，

步骤1，对生物质进行清洗干燥后得到中性生物质；

步骤2，将步骤1中的中性生物质加入含铁溶液中，干燥得到铁基生物质；

步骤3，将步骤2中的铁基生物质进行煅烧得到铁基生物质碳；

步骤4，将步骤3中的铁基生物质碳经压片后得到铁基生物质碳中间层。

优选的，步骤1中，所述生物质为废弃棉柔巾。

优选的，步骤1中，对生物质进行酸洗，使用盐酸浓度为0.1-1mol/L，酸洗时间为2-6h。

优选的，步骤2中，所述含铁溶液为氯化铁、硝酸铁或硫酸铁溶液。

优选的，步骤2中，将步骤1中的中性生物质加入含铁溶液中，通过超声波清洗仪对含铁溶液进行超声震荡2-6h，干燥得到铁基生物质；所述铁元素在铁基生物质碳中质量分数为5％-15％。

优选的，步骤3中，所述铁基生物质放置在管式炉中，通入保护气体进行煅烧，得到铁基生物质碳。

进一步的，所述保护气体为氮气、氩气或氮气和氩气的混合气体。

优选的，步骤3中，所述煅烧温度为600-1000℃，煅烧时间为2-5h。

一种锂硫电池铁基生物质碳中间层，采用上述任意一项所述的制备方法制备形成。

一种锂硫电池，包括如上述任意一项所述的制备方法制备形成的一种锂硫电池铁基生物质碳中间层；

所述锂硫电池的负极为锂，正极为硫/碳复合物，所述锂硫电池铁基生物质碳中间层设置在锂硫电池的负极和正极之间。