【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂硫电池的应用，具体涉及一种基于磁效应的锂硫电池制备方法及锂硫电池。
技术介绍
1、可再生清洁能源的有效利用可以大大减轻我们对化石资源的依赖。为了提高能量转换和存储系统的效率，高能量和功率密度是必不可少的。然而，目前锂离子电池的容量已接近理论极限。现代社会日益增长的能源需求，需要开发具有更高能量密度的新型电化学存储系统。s正极和li负极双离子参与的锂硫电池的理论质量能量密度为2600wh kg-1。此外，s元素因其丰度高、成本低、无害环境、无毒等优点，是极具商业潜力的阴极材料之一。
2、锂硫电池中化学能到电能的转化主要基于s8和li2s的电化学反应。然而，这些储能装置中的能量转换往往受到s8和li2s的绝缘性、有机电解液中可溶中间体多硫化锂(lipss)的穿梭效应、循环过程中的体积变化以及反应动力学缓慢等问题的影响。
3、锂硫体系涉及电催化过程，以及电池中的能量存储机制。这使得过渡金属基化合物，如氧化物、氮化物和碳化物，被广泛应用于该领域。非金属离子影响化合物中的整体电子云密度和状态，导致化合物的电导率、金属极性、li-s键强度和整体催化性能发生较大变化。因此，总结各种金属化合物的性质有助于设计和制造高性能的催化剂和电极。更重要的是，近年来的关注爆炸式增长，表明它具有积极的性能和巨大的潜力。
4、因此在正极电极片上添加对单质硫和lips具有催化活性，对lips具有吸附和催化能力的过度金属氧化物是一种高效的方式，但过度金属氧化物往往存在导电性不足、吸附催化能力有限的问题，因此提高锂
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为克服上述过渡金属氧化物在锂硫电池中的问题，提供一种操作简便、非接触、可控性强的基于磁效应的锂硫电池制备方法，利用外部静磁场提升磁性金属氧化物的导电性和对多硫化物的吸附催化能力，抑制锂硫电池中多硫化物的扩散，提高电池的倍率性能和长循环性能的方法。
2、申请人在构思历程中认为：磁场是一种非接触形式的力，它可以影响磁场中带电粒子的运动(洛伦兹力)、顺磁性材料在磁场梯度变化方向上的运动(开尔文力)，调节过渡金属元素的外层电子排布，可以改变其导电性和吸附催化能力。磁场应用于调节锂硫电池性能的方法研究仍然缺乏。
3、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
4、本专利技术第一方面提供一种基于磁效应的锂硫电池制备方法，包括以下步骤：
5、s1：将磁性金属氧化物、导电剂、单质硫进行复合，得到载硫的磁性金属氧化物复合材料；
6、s2：将所述载硫的磁性金属氧化物复合材料与导电剂、粘结剂混合，添加溶剂进行研磨，将制备得到的混合浆料涂覆于导电碳纸上进行干燥，得到正极材料；
7、s3:将s2中得到的正极材料进行切片，在惰性气体的保护下，与电池隔膜、锂片、电解液组装为锂硫电池；
8、s4：将所述锂硫电池先在无磁场环境下静置预设时间，然后在磁场中静置预设时间后，得到锂硫电池成品。
9、进一步地，s1中，所述磁性金属氧化物包括铁基氧化物、钴基氧化物、镍基氧化物的一种。
10、进一步地，s4中的磁性金属氧化物包括fe3o4、α-fe2o3、γ-fe2o3、co3o4、co2o3、co3o4、nio及铁，钴，镍的其他氧化物。
11、进一步地，s1中，金属氧化物、导电剂、单质硫的比例为3:1:6；
12、进一步地，s2中，磁性金属氧化物复合材料与导电剂、粘结剂的比例为8:1:1；
13、进一步地，s4中，电池在无施加外磁场的条件下静置时间为1～4h。
14、进一步地，s4中，所述锂硫电池在磁场中静置的时间为10min～2h。
15、进一步地，s4中，提供外磁场的永磁铁的表面中心处的磁场强度为50～550mt。
16、进一步地，所述永磁铁的北极靠接电池的正极，磁铁的南极远离电池的正极。
17、进一步地，s4中，锂硫电池的正极壳表面距磁铁的表面距离为0.1～2cm。
18、进一步地，s4中，通过磁场调节，实现调节磁性金属氧化物颗粒表面金属位点的外层电子排布，以此调节锂硫电池中迁移带电离子的均匀分布，提升锂硫电池的充放电性能。
19、进一步地，s1和s2中，所述导电剂为碳纳米管或有序介孔碳(cmk-3)材料，所述锂硫电解液为1m litfsi溶于乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环(1:1vol％)，其中含2wt％lino3的醚类电解液。
20、本专利技术第二方面提供一种如上述方法制备得到的锂硫电池。
21、与现有的技术相比，本专利技术具有以下技术优势：
22、1)本专利技术调节方式简单，磁场施加方便，磁场调节不引入新的物质成分，对锂硫电池性能的提升效果明显。本专利技术通过外磁场的施加，改善了磁性金属氧化物在锂硫电池中的导电性差和对多硫化物的吸附催化能力不足的问题，有效抑制了锂硫电池中多硫化物在电解液中的溶解损失，提升了磁性金属氧化物对lips转化的氧化还原动力学，促进li2s在正极的均匀沉积，从而降低电池每圈的容量衰减率。
23、2)磁场可以通过非接触的方式调节电池内部磁性过渡金属原子的外层电子分布，从而调节磁性过渡金属氧化物的导电性和对lips的吸附和催化能力，抑制多硫化物的穿梭效应，提升多硫化物转化的反应动力学；通过磁流体动力学效应促进锂离子在负极侧的均匀沉积，促进lips在正极测的均匀分布。最终提升锂硫电池的倍率性能和长循环性能。
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1.一种基于磁效应的锂硫电池制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于磁效应的锂硫电池制备方法，其特征在于，S1中，所述磁性金属氧化物包括铁基氧化物、钴基氧化物、镍基氧化物的一种。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁效应的锂硫电池制备方法，其特征在于，S4中，电池在无施加外磁场的条件下静置时间为1～4h。
4.根据权利要求1所述的一种基于磁效应的锂硫电池制备方法，其特征在于，S4中，所述锂硫电池在磁场中静置的时间为10min～2h。
5.根据权利要求1所述的一种基于磁效应的锂硫电池制备方法，其特征在于，S4中，提供外磁场的永磁铁的表面中心处的磁场强度为50～550mT。
6.根据权利要求5所述的一种基于磁效应的锂硫电池制备方法，其特征在于，所述永磁铁的北极靠接电池的正极，磁铁的南极远离电池的正极。
7.根据权利要求1所述的一种基于磁效应的锂硫电池制备方法，其特征在于，S4中，锂硫电池的正极壳表面距磁铁的表面距离为0.1～2cm。
8.根据权利要求1所述的一种基于磁效应的
9.根据权利要求1所述的一种基于磁效应的锂硫电池制备方法，其特征在于，S1和S2中，所述导电剂为碳纳米管、有序介孔碳(CMK-3)材料，所述锂硫电解液为1mol/L三氟甲基磺酰亚胺锂(1M LiTFSI)溶于乙二醇二甲醚1,3-二氧戊环(1:1Vol％)，其中含2wt％LiNO3的醚类电解液。
10.一种如权利要求1至9中任意一项所述方法制备得到的锂硫电池。
...【技术特征摘要】
1.一种基于磁效应的锂硫电池制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于磁效应的锂硫电池制备方法，其特征在于，s1中，所述磁性金属氧化物包括铁基氧化物、钴基氧化物、镍基氧化物的一种。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁效应的锂硫电池制备方法，其特征在于，s4中，电池在无施加外磁场的条件下静置时间为1～4h。
4.根据权利要求1所述的一种基于磁效应的锂硫电池制备方法，其特征在于，s4中，所述锂硫电池在磁场中静置的时间为10min～2h。
5.根据权利要求1所述的一种基于磁效应的锂硫电池制备方法，其特征在于，s4中，提供外磁场的永磁铁的表面中心处的磁场强度为50～550mt。
6.根据权利要求5所述的一种基于磁效应的锂硫电池制备方法，其特征在于，所述永磁铁的北极靠接电池的正极，磁铁的南极远离电池...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨金虎，孟瑞晋，廖浪，张弛，李真，沈喆，廖柯璇，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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