一种中空六边形棒状结构硫化锌负载硫单质作为正极材料的锂硫电池及其制备方法与流程

文档序号:21970991发布日期:2020-08-25 19:00阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种中空六边形棒状结构硫化锌负载硫单质作为正极材料的锂硫电池,包括依次设置的正极壳盖、正极集流体、正极、电极隔膜、电解液、锂片、垫片、弹片、负极壳盖,其特征在于,所述正极采用六边形三维纳米棒外壳结构硫化锌负载硫单质的结构材料。

2.根据权利要求1所述的一种中空六边形棒状结构硫化锌负载硫单质作为正极材料的锂硫电池,其特征在于,所述硫化锌的形貌为由硫化锌中空纳米棒构成的分散分布三维纳米结构。

3.根据权利要求1所述的一种中空六边形棒状结构硫化锌负载硫单质作为正极材料的锂硫电池,其特征在于,所述硫化锌材料的纳米棒直径为0.4μm,纳米棒长度为2μm。

4.根据权利要求1所述的一种中空六边形棒状结构硫化锌负载硫单质作为正极材料的锂硫电池,其特征在于,所述正极集流体包括镍箔、铜箔、铝箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、不锈钢网、碳纤维布中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种中空六边形棒状结构硫化锌负载硫单质作为正极材料的锂硫电池,其特征在于,所述电极隔膜采用玻璃纤维、单层pp、单层pe、pp/陶瓷涂覆、pe/陶瓷涂覆、双层pp/pe、双层pp/pp或三层pp/pe/pp中任易两种的组合。

6.根据权利要求1所述的一种中空六边形棒状结构硫化锌负载硫单质作为正极材料的锂硫电池,其特征在于,所述电解液包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂盐、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰基酰胺、氯代环烷烃、乙二醇二甲醚中的任意一种或碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种中空六边形棒状结构硫化锌负载硫单质作为正极材料的锂硫电池,其特征在于,作为正极材料的六边形三维纳米棒中空壳结构硫化锌负载硫单质的制备方法包括水热法、水浴法、油浴法、超声法、熔融法、熔盐法。

8.一种权利要求1-7任意一项所述的中空六边形棒状结构硫化锌负载硫单质作为正极材料的锂硫电池的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:

(1)选取任意一种金属网材料作集流体,分别使用洗涤剂、丙酮溶液、乙醇溶液和去离子水超声清洗,清洗后烘干备用;

(2)取物质的量为0.00001-1mol的硝酸锌或乙酸锌和物质的量为0.00001-1mol的乌洛托品,将上述物质混合加入去离子水中,超声搅拌10min-10h,之后静置,待溶液稳定后收集沉淀并清洗;

(3)取步骤2中所得物质,与物质的量为0.00001-1mol的九水硫化钠混合加入去离子水中,搅拌10min-10h,在60℃-350℃的温度下水浴反应,反应3h-120h,之后收集沉淀并清洗;

(4)控制温度180℃-800℃,在非空气气体条件下,将步骤3中所得物质高温烧结3h-40h;

(5)在80℃-200℃的温度条件下,取步骤4所得物质进行富硫处理,持续1h-72h,即得到六边形三维纳米棒中空壳结构硫化锌负载硫单质的正极材料;

(6)将所得硫化锌负载硫单质的材料、混合碳材料、n-甲基吡咯烷酮、聚四氟乙烯或其他粘结剂以一定比例混合,充分研磨,得到浆料a;

(7)将步骤6中所得浆料a涂覆于正极集流体表面,并烘干裁剪待用;

(8)将所得正极与锂片、隔膜、电解液、弹片、垫片、正负极壳盖封装成锂硫电池。

9.根据权利要求8所述的一种中空六边形棒状结构硫化锌负载硫单质作为正极材料的锂硫电池的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的金属网包括金属箔材料、泡沫镍材料。

10.根据权利要求8所述的一种中空六边形棒状结构硫化锌负载硫单质作为正极材料的锂硫电池的制备方法,其特征在于,步骤(5)中所述的富硫处理的方法包括蒸发硫、烧硫、化学反应生成硫。


技术总结
本发明涉及锂金属电池技术领域,具体涉及一种中空六边形棒状结构硫化锌负载硫单质作为正极材料的锂硫电池及其制备方法,其正极采用六边形三维纳米棒外壳结构硫化锌负载硫单质的结构材料;制备方法为:(1)制备棒状氧化锌;(2)将氧化锌表面反应转化为硫化锌;(3)去除氧化锌,得到硫化锌中空结构;(4)将硫填充进硫化锌中空结构中;(5)以上述产物作为正极材料,制备正极;(6)将得到的正极与锂片负极进行组装,得到锂硫电池;解决了现有的锂硫电池的研究应用上,依旧存在的容量低、循环性能差等问题,该锂硫电池改善了电池容量,提高了充放电倍率性能;中空纳米棒结构对于硫有较强的填充和吸附作用,使得容量和循环性能表现优异。

技术研发人员:陈泽祥;于常浩;王艳;李兰;卢家同;位华亮
受保护的技术使用者:电子科技大学
技术研发日:2020.05.06
技术公布日:2020.08.25
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