本发明专利技术提供了一种锂电池的包覆正极材料的制备方法，包括以下具体步骤：（1）称取包覆材料和单质硫，按质量比称取包覆材料与单质硫，包覆材料与单质硫的质量比为1:1～1:100；（2）配制硫的分散溶液：在室温下，将单质硫溶于质量百分比浓度为2%～10%的聚丙烯酸钠水溶液中，得到硫的分散溶液；（3）配制包覆材料的分散溶液：将包覆材料溶于20～45℃的表面活性剂水溶液中，得到包覆材料的分散溶液；（4）制得锂电池的包覆正极材料。本发明专利技术有效降低电池的自放电，保持硫电极在充放电过程中结构的稳定性，且采用本发明专利技术制备的硫活性材料作为锂硫二次电池正极材料，所得的锂电池具有较高的放电比容量和良好的循环性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于电池材料领域。
技术介绍
锂硫电池的理论比容量高达1675 mAh/g，理论能量密度为2600Wh/kg，并且单质硫成本低廉、环境友好、来源丰富和电池安全性好，能够满足目前市场对化学电源轻量化、小型化、低成本和无毒性的紧迫要求，所以近年来受到广泛关注。但是，锂硫电池进入商业化还有不少技术难题有待克服，如正极活性物质硫的低电导率(室温下为5X10_3° S/cm)以及由中间产物多硫化物的溶解性所引起的“飞梭效应”。同时，硫的电化学反应是多电子、多步骤的，这虽使硫的理论容量高达1675 mAh/g，但反应历程复杂，而且硫电极的结构、体积随着循环过程变化，所以实际上硫电极的优异性能难于发挥。因此，围绕如何改善硫电极的性能而展开研究具有重要意义。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了提供，该方法简单、易于操作，且制备的锂硫电池用正极材料具有良好的导电性、较高的放电比容量和良好的循环性能。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:，包括以下具体步骤:( I)称取包覆材料和单质硫:按质量比称取包覆材料与单质硫，包覆材料与单质硫的质量比为1:1?1:100 ;包覆材料为能使锂离子穿过且能够抑制多硫化物迁移的材料；(2)配制硫的分散溶液:在室温下，将单质硫溶于质量百分比浓度为2%?10%的聚丙烯酸钠水溶液中，得到硫的分散溶液；(3)配制包覆材料的分散溶液:以表面活性剂为溶质，以水为溶剂，配成质量百分比浓度为1.0%?10%的表面活性剂水溶液，然后将包覆材料溶于20?45°C的表面活性剂水溶液中，得到包覆材料的分散溶液，包覆材料与表面活性剂的质量比为1:0.001?1:1 ;(4)制得锂电池的包覆正极材料:将硫的分散溶液与包覆材料的分散溶液混合均匀，得到混合溶液体系，用盐酸或醋酸调节混合溶液体系的pH至7?8，待包覆材料完全包覆在单质硫的表面后，通过过滤、洗涤和真空干燥后得到锂电池的包覆正极材料。步骤(I)中的包覆材料为具有锂离子扩散通道的物质，包覆材料采用钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、二氧锰化锂、镍酸锂、氧化锰镍钴锂、二氧化锡、二氧化锰、二氧化钛、四氧化三钴、五氧化二 f凡、二硫化铁、二硫化铜、二硫化钴或三硫化秘中的任意一种。步骤(2)中的聚丙烯酸钠的数均分子量为1500?4500。步骤(3)中的表面活性剂为溴化十六烷三甲基铵、十二烷基苯磺酸钠或者RCOONa，其中R为碳原子数8?20的烃基。步骤⑷中的包覆时间为5分钟至2小时。步骤⑷中真空干燥的温度为60?90°C。本专利技术方法充分利用了液相法的优点，对硫颗粒材料进行表面改性，使硫正极活性材料的表面均匀覆盖有单层或多层的包覆材料，形成了一种以硫为核、包覆材料为壳的具有核壳结构的硫复合材料。本专利技术与现有技术相比具有的有益效果是:(I)本专利技术中的包覆材料能够保证锂离子的自由、快速通过，而阻碍了多硫化物的穿过，从而减少或完全避免“飞梭效应”，提高了单质硫的导电性，同时抑制多硫化物的溶解，有效降低电池的自放电，保持硫电极在充放电过程中结构的稳定性；(2)采用本专利技术方法制备的硫活性材料作为锂硫二次电池正极材料，所得的锂电池具有较高的放电比容量和良好的循环性能。【附图说明】图1为实施例5制备的Mn02/S复合材料的循环伏安曲线图；图2为实施例5制备的Mn02/S复合材料的交流阻抗图；图3为实施例5制备的Mn02/S复合材料的X射线衍射图；图4为实施例5制备的Mn02/S复合材料的氮气吸脱附曲线图。【具体实施方式】为了更好地理解本专利技术，下面通过具体实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的保护范围不局限于以下实施例。实施例1:采用钴酸锂作为包覆材料，按质量比称取钴酸锂与单质硫，钴酸锂与单质硫的质量比为1:2 ;室温下，将单质硫溶于质量百分比浓度为10%的聚丙烯酸钠水溶液中，其中聚丙烯酸钠的数均分子量为2200，搅拌10分钟，得到硫的分散溶液；以CH3 (CH2) 16C00Na为溶质，以水为溶剂，配成质量百分比浓度为5%的表面活性剂水溶液，然后将钴酸锂溶于25°C的表面活性剂水溶液中，得到钴酸锂的分散溶液，钴酸锂与CH3 (CH2) 16C00Na的质量比为1:0.01 ;将硫的分散溶液与钴酸锂的分散溶液混合均匀，得到混合溶液体系，并用0.01mol/L的醋酸调节混合溶液体系的pH值至8，5分钟后，待钴酸锂完全包覆在单质硫的表面上，通过过滤，洗涤后获得颗粒状材料，将上述颗粒状材料在80°C真空干燥12h，得到锂电池的包覆正极材料。本实施例所得锂电池的包覆正极材料中硫被LiCoO2均匀包覆，形成了具有以硫为核的核壳结构的复合材料。下面将制得的锂电池的包覆正极材料用于实验电池制作:粘结剂为以聚偏氟乙烯为溶质的N-甲基吡咯烷酮溶液(质量百分比浓度为10%)，将上述制得的锂电池的包覆正极材料颗粒、乙炔黑和聚偏氟乙烯(以聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液形式加入)按70:20:10的质量比混合搅拌12h，成均匀的浆料。将浆料涂在铝箔表面，于6(T80°C烘干，对辊机上压片，再冲制成直径为15.0mm、厚度IOOMm的正极片。使用之前将正极片于60°C下真空干燥24h。在干燥(相对湿度低于2%)且充满氩气的手套箱中进行扣式实验电池(直径20mm、厚度3.2mm)装配，以制备的电极为正极，金属锂为负极，隔膜采用聚丙烯多孔膜(型号:Cegard 2400)，电解液为lmol/L双三氟甲基磺酸亚酰胺锂(LiN(CF3SO2)2)的二甲氧基乙烷(DME)和1，3-二氧戊环(DOL)的混合溶液，其中DME与DOL的体积比为1:1。充放电测试温度为20-25 V，电流密度为0.05mA/cm2,充放电电压范围为1.5^3.0V。首次和50次的放电比容量分别为1432mAh/g、1087mAh/g(以硫的质量作为计算单位)。实施例2:采用磷酸铁锂作为包覆材料，按质量比称取磷酸铁锂与单质硫，磷酸铁锂与单质硫的质量比为1:4 ;室温下，将单质硫溶于质量百分比浓度为10%的聚丙烯酸钠水溶液中，其中聚丙烯酸钠的数均分子量为2200，搅拌10分钟，得到硫的分散溶液；以CH3 (CH2)16C00Na为溶质，以水为溶剂，配成质量百分比浓度为5%的表面活性剂水溶液，然后将磷酸铁锂溶于25°C的表面活性剂水溶液中，得到磷酸铁锂的分散溶液，磷酸铁锂与CH3 (CH2)16C00Na的质量比为1:0.01 ;将硫的分散溶液与磷酸铁锂的分散溶液混合均匀，得到混合溶液体系，并用0.01mol/L的醋酸调节混合溶液体系的pH值至8，5分钟后，待磷酸铁锂完全包覆在单质硫的表面上，通过过滤，洗涤后获得颗粒状材料，将上述颗粒状材料在80°C真空干燥12h，得到锂电池的包覆正极材料。制得的锂电池的包覆正极材料中硫的质量百分数为80%。下面将制得的锂电池的包覆正极材料用于实验电池制作:粘结剂为以聚偏氟乙烯为溶质的N-甲基吡咯烷酮溶液(质量百分比浓度为10%)，将上述制得的锂电池的包覆正极材料颗粒、乙炔黑和聚偏氟乙烯(以聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液形式加入)按70:20:10的质量比混合搅拌12h，成均匀的浆料。将浆料涂在铝箔表面，于6(T80°C烘干，对辊机上压片，再冲制成直径为15.0mm、厚本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂电池的包覆正极材料的制备方法，其特征在于包括以下具体步骤：（1）称取包覆材料和单质硫：按质量比称取包覆材料与单质硫，包覆材料与单质硫的质量比为1:1～1:100；包覆材料为能使锂离子穿过且能够抑制多硫化物迁移的材料；（2）配制硫的分散溶液：在室温下，将单质硫溶于质量百分比浓度为2%～10%的聚丙烯酸钠水溶液中，得到硫的分散溶液；（3）配制包覆材料的分散溶液：以表面活性剂为溶质，以水为溶剂，配成质量百分比浓度为1.0%～10%的表面活性剂水溶液，然后将包覆材料溶于20～45℃的表面活性剂水溶液中，得到包覆材料的分散溶液，包覆材料与表面活性剂的质量比为1:0.001～1:1；（4）制得锂电池的包覆正极材料：将硫的分散溶液与包覆材料的分散溶液混合均匀，得到混合溶液体系，用盐酸或醋酸调节混合溶液体系的pH至7～8，待包覆材料完全包覆在单质硫的表面后，通过过滤、洗涤和真空干燥后得到锂电池的包覆正极材料。
【技术特征摘要】
1.一种锂电池的包覆正极材料的制备方法，其特征在于包括以下具体步骤: (1)称取包覆材料和单质硫:按质量比称取包覆材料与单质硫，包覆材料与单质硫的质量比为1:1?1:100 ;包覆材料为能使锂离子穿过且能够抑制多硫化物迁移的材料； (2)配制硫的分散溶液:在室温下，将单质硫溶于质量百分比浓度为2%?10%的聚丙烯酸钠水溶液中，得到硫的分散溶液； (3)配制包覆材料的分散溶液:以表面活性剂为溶质，以水为溶剂，配成质量百分比浓度为1.0%?10%的表面活性剂水溶液，然后将包覆材料溶于20?45°C的表面活性剂水溶液中，得到包覆材料的分散溶液，包覆材料与表面活性剂的质量比为1:0.001?1:1 ; (4)制得锂电池的包覆正极材料:将硫的分散溶液与包覆材料的分散溶液混合均匀，得到混合溶液体系，用盐酸或醋酸调节混合溶液体系的PH至7?8，待包覆材料完全包覆在单质硫的表面后，通过过滤、洗涤和真空干燥后得到锂电池的包覆正极...
【专利技术属性】
技术研发人员：王圣平，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。