[发明专利]钴金属有机框架负载硫电极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种钴金属有机框架负载硫电极材料及其制备方法和应用，所述制备方法，按照下述步骤进行：将钴盐、均三苯甲酸和氢氧化物置于去离子水中，在搅拌条件下，于180～200℃保温5～8小时，得到粉色浊液，将所述粉色浊液过滤，得到钴金属有机框架。将所得钴金属有机框架与硫均匀混合，得到固体粉末，在惰性气体环境下，将所述固体粉末升温至150～170℃并保温10～12小时，自然降至室温20～25℃即可。本发明的制备方法得到的钴金属有机框架负载硫材料能够有效的限制多硫化物的溶解迁移，该钴金属有机框架负载硫材料应用至锂硫电池中可提高锂硫电池正极材料比容量和循环稳定性。

技术领域

本发明属于制备锂硫电池材料技术领域，具体来说涉及一种钴金属有机框架负载硫电极材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前传统锂离子电池在电子产品中发挥着重要作用，然而受到其较低的理论比容量(150～200Wh/kg)的限制，锂离子电池将难以满足人类发展的长期需求。而现如今锂硫电池已经吸引了越来越多科学研究者的研究兴趣。这是由于硫具有较高的比容量(1675mAh/g)，其与金属锂负极构成锂硫电池的理论能量密度约为2600Wh/kg，是锂离子电池的3～5倍。相较于常见的锂离子电池正极材料(LiCoO₂、LiMnO₂、LiFeO₄等)，硫具有来源广泛、成本低、安全性高、环境友好等特点，是一种具有巨大前景的高比能量正极材料，基于上述两点锂硫电池是极具应用前景的电化学储能体系。然而锂硫电池依然存在的活性物质利用率低、硫的电导率极低、多硫化物溶解迁移、循环寿命短、倍率性能差、自放电现象严重等问题制约其应用的产业化。因此，为了增强正极硫的电导率、减少多硫化物的溶解迁移、提高锂硫电池的容量和循环稳定性，研发新型锂硫电池正极材料至关重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种钴金属有机框架负载硫材料的制备方法，本发明的另一目的在于提供一种钴金属有机框架负载硫材料，将该钴金属有机框架负载硫材料应用至锂硫电池中可提高锂硫电池的比容量。

本发明的技术方案是通过下述技术方案予以实现的。

一种钴金属有机框架负载硫材料的制备方法，按照下述步骤进行：

步骤1，将钴盐、均三苯甲酸和氢氧化物置于去离子水中，在搅拌条件下，于180～200℃保温5～8小时，得到粉色浊液，将所述粉色浊液过滤，得到钴金属有机框架，其中，所述钴盐、均三苯甲酸和氢氧化物质量份的比为(5～7)：(5～5.3)：1；

在上述技术方案中，所述钴盐为氯化钴或硝酸钴，所述氢氧化物为氢氧化钾或氢氧化钠。

在所述步骤1中，所述钴盐、均三苯甲酸和氢氧化物的质量份的比为(5.3～6.7)：(5～5.1)：1。

在所述步骤1中，去离子水的体积份数与均三苯甲酸的质量份数的比为(10～15)：1，其中，所述体积份数的单位为mL，所述质量份数的单位为g。

步骤2，将步骤1所得钴金属有机框架与硫均匀混合，得到固体粉末，在惰性气体环境下，将所述固体粉末升温至150～170℃并保温10～12小时，自然降至室温20～25℃即可，其中，所述钴金属有机框架与硫质量份的比为1：(1～3)。

在所述步骤2中，所述钴金属有机框架与硫均匀混合后，研磨至少半小时，得到所述固体粉末。

在所述步骤2中，所述惰性气体为氩气。

在所述步骤2中，升温速度为4～8℃/min。

在所述步骤2中，降温至室温后，研磨至少5min，过180～220目筛，得到所述钴金属有机框架负载硫材料。

上述制备方法得到的钴金属有机框架负载硫材料。