滴加过程中，对溶液A进行磁力搅拌，磁力转子的转速保持在800r/min，反应时间为Ilh,形成锂硫电池硫基纳米正极材料前驱体；
[0076](4)将所述锂硫电池硫基纳米正极材料前驱体用超纯水洗至中性，然后过滤，在鼓风干燥箱中60°C烘6h，即得到所述基于科琴黑的锂硫电池硫基纳米正极材料。
[0077]对本实施例制备的锂硫电池硫基纳米正极材料在0.1C下进行循环性能测试，循环50次后放电比容量仍达到962mAh/g，电池库伦效率高于90%。
[0078]对本实施例制备的锂硫电池硫基纳米正极材料进行倍率性能曲线测试，充放电倍率为0.1C时，首次放电比容量达到1320mAh/g。
[0079]实施例6:
[0080]一种本发明的基于科琴黑的锂硫电池硫基纳米正极材料，包括硫纳米颗粒和科琴黑，科琴黑孔径为2nm-20nm，硫纳米颗粒位于科琴黑的孔道内，硫基纳米正极材料中硫与科琴黑的质量比为1.28 ;科琴黑颗粒大小为30nm?lOOnm，科琴黑比表面积为800m2/g?1400m2/go
[0081]上述基于科琴黑的锂硫电池硫基纳米正极材料的制备方法，包括以下步骤:
[0082](I)将2g乙酸(浓度为98% )、0.3g科琴黑(型号为EC600JD)、4g聚乙二醇400和300ml超纯水混合后，在400W超声功率下超声2h，再以400r/min的速度磁力搅拌使溶液分散均匀，形成溶液A ;
[0083](2)将 30ml 浓度为 0.2mol/L 的 Na2S3(其中 Na2S3 质量为 0.852g)、4g 聚乙二醇400和300ml超纯水混合后在400W超声功率下超声2h后，再以400r/min的速度磁力搅拌均匀，形成溶液B ；
[0084](3)将上述溶液B通过蠕动泵逐滴加入溶液A中进行反应，蠕动泵的转速为Ir/min,在滴加过程中，对溶液A进行磁力搅拌，磁力转子的转速保持在900r/min，反应时间为1h,形成锂硫电池硫基纳米正极材料前驱体；
[0085](4)将所述锂硫电池硫基纳米正极材料前驱体用超纯水洗至中性，然后过滤，在鼓风干燥箱中60°C烘6h，即得到所述基于科琴黑的锂硫电池硫基纳米正极材料。
[0086]对本实施例制备的锂硫电池硫基纳米正极材料在0.1C下进行循环性能测试，循环50次后放电比容量仍达到836mAh/g，电池库伦效率高于90%。
[0087]对本实施例制备的锂硫电池硫基纳米正极材料进行倍率性能曲线测试，充放电倍率为0.1C时，首次放电比容量达到1108mAh/g。
[0088]实施例7:
[0089]一种本发明的基于科琴黑的锂硫电池硫基纳米正极材料，包括硫纳米颗粒和科琴黑，科琴黑孔径为2nm-20nm，硫纳米颗粒位于科琴黑的孔道内，硫基纳米正极材料中硫与科琴黑的质量比为1.6 ;科琴黑颗粒大小为30nm?lOOnm，科琴黑比表面积为800m2/g?1400m2/go
[0090]上述基于科琴黑的锂硫电池硫基纳米正极材料的制备方法，包括以下步骤:
[0091](I)将Ig乙酸(浓度为98% )、0.2g科琴黑(型号为EC600JD)、4g十六烷基三甲基溴化铵和200ml超纯水混合后，在400W超声功率下超声2h，再以400r/min的速度磁力搅拌使溶液分散均匀，形成溶液A ；
[0092](2)将2.4g Na2S2O3.5H20、4g十六烷基三甲基溴化铵和200ml超纯水混合后在400W超声功率下超声2h后，再以400r/min的速度磁力搅拌均匀，形成溶液B ;
[0093](3)将上述溶液B通过蠕动泵逐滴加入溶液A中进行反应，蠕动泵的转速为Ir/min,在滴加过程中，对溶液A进行磁力搅拌，磁力转子的转速保持在1000r/min，反应时间为10h，形成锂硫电池硫基纳米正极材料前驱体；
[0094](4)将所述锂硫电池硫基纳米正极材料前驱体用超纯水洗至中性，然后过滤，在鼓风干燥箱中60°C烘6h，即得到所述基于科琴黑的锂硫电池硫基纳米正极材料。
[0095]对本实施例制备的锂硫电池硫基纳米正极材料在0.1C下进行循环性能测试，循环50次后放电比容量仍达到833mAh/g，电池库伦效率高于90%。
[0096]对本实施例制备的锂硫电池硫基纳米正极材料进行倍率性能曲线测试，充放电倍率为0.1C时，首次放电比容量达到1097mAh/g。
【主权项】
1.一种基于科琴黑的锂硫电池硫基纳米正极材料，其特征在于，包括硫纳米颗粒和科琴黑，所述科琴黑孔径为2nm-20nm，所述硫纳米颗粒位于科琴黑孔道内，硫基纳米正极材料中硫与科琴黑的质量比多1
2.如权利要求1所述的锂硫电池硫基纳米正极材料，其特征在于，所述科琴黑颗粒大小为30nm?10nm ;科琴黑比表面积为800m2/g?1400m2/g。
3.一种如权利要求1或2所述的锂硫电池硫基纳米正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将科琴黑、表面活性剂、超纯水与酸混合并分散均匀，形成溶液A; (2)将含硫化合物和表面活性剂溶于水并分散均匀，形成溶液B; (3)将所述溶液B通过蠕动泵逐滴加入所述溶液A中进行反应，蠕动泵的转速为0.5-lr/min，反应时间为10?20h，形成锂硫电池硫基纳米正极材料前驱体； (4)将所述锂硫电池硫基纳米正极材料前驱体用超纯水洗至中性，然后过滤、烘干，即得到所述基于科琴黑的锂硫电池硫基纳米正极材料。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(I)中，酸为甲酸、乙酸、盐酸、硝酸、硫酸、柠檬酸和草酸中的一种或几种；所述科琴黑的型号为EC300、EC600JD、ECP300和ECP600JD中的一种或几种。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤⑴和步骤⑵中，表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇、曲拉通和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(I)中，科琴黑、表面活性剂与水的质量比为 0.1-0.4: 1-5: 100-500。
7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，含硫化合物为多硫化钠或硫代硫酸钠；含硫化合物和表面活性剂的质量比为0.5-5: 1-5。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述含硫化合物和所述科琴黑的质量比为2-5: 0.1-0.4 ;所述酸与含硫化合物的摩尔比> 2。
9.如权利要求3?8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(I)和步骤(2)中，分散过程为先进行超声分散，再进行磁力搅拌分散。
10.如权利要求3?8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，反应过程中对溶液A进行磁力搅拌，磁力转子的转速控制为400r/min-1000r/min。
【专利摘要】本发明公开了一种基于科琴黑的锂硫电池硫基纳米正极材料，包括硫纳米颗粒和科琴黑，科琴黑孔径为2nm-20nm，硫纳米颗粒位于科琴黑孔道内，硫基纳米正极材料中硫与科琴黑的质量比≥1。本发明还公开了上述锂硫电池硫基纳米正极材料的制备方法：将科琴黑、表面活性剂、水与酸混合，形成溶液A；将含硫化合物和表面活性剂溶于水，形成溶液B；将溶液B通过蠕动泵逐滴加入溶液A中进行反应，蠕动泵的转速为0.5-1r/min，反应时间为10～20h，形成锂硫电池硫基纳米正极材料前驱体；将前驱体用超纯水洗至中性、过滤、烘干，即得到基于科琴黑的锂硫电池硫基纳米正极材料。本发明的锂硫电池硫基纳米正极材料成本低、容量大、寿命长。
【IPC分类】B82Y30-00, H01M4-38, B82Y40-00
【公开号】CN104638251
【申请号】CN201510062298
【发明人】钱昕晔, 沈湘黔, 赵迪, 习小明, 周友元, 廖达前, 黄承焕, 姚山山
【申请人】长沙矿冶研究院有限责任公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月6日