[发明专利]一种锂硫电池用正极片的制备方法

说明书

本发明公开了一种锂硫电池用正极片的制备方法，属于锂硫电池技术领域。包括如下步骤：采用水热法合成三维纳米材料；将三维纳米材料刻蚀成空壳结构，得到空腔纳米材料；在三维纳米材料空壳内载入纳米材料，得到双层空腔结构的‑的复合材料；硫化得到双层中空的金属硫化物；最后清洗、干燥目标产物。本发明通过采用铁氰化物固有的结构特征作为框架，形成双层空腔结构，赋予其结构特征；最后通过硫化得到多硫化物，赋予其功能特征，使其具有更为稳固的结构，延长循环寿命；具有更大的比表面积，扩大放电容量。

技术领域

本发明属于锂硫电池技术领域，尤其是一种锂硫电池用正极片的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度大、转换效率高、循环寿命长等优势，被广泛的应用于笔记本电脑、智能手机等便携式电子设备，同时还在新能源动力汽车上也展示出广泛的应用前景。其中，锂硫电池以单质硫作为正极活性物质，金属锂作为负极，理论比能量高达2600Whkg^-1，远高于目前商业化的锂离子电池，另外，单质硫具有储量丰富、环境友好、价格低廉和安全无毒等优势，因此被大量研究者预测为最具有应用前景的锂电池正极活性物质。

锂硫电池在理论上表现出很多优点，但在实际应用过程中仍然存在许多问题。由于单质硫不导电，化学活性低，锂硫电池的实际放电比容量很低；另外，在充放电过程中，硫化锂向多硫化物的转化、多硫化物向单质硫的转化需要克服较大的能量壁垒，因此在充电结束时并不是所有的放电产物都转化为硫单质，还有一部分活性物质以多硫化锂的形式存在，造成的“飞梭效应”，不仅会使得电池的放电容量降低，还会造成负极锂片发生钝化。

目前研究人员就锂硫电池的正极进行了一系列的研究，包括正极材料内部的结构尺寸和活性物质硫的分布。通过硫和其他材料进行复合，可以有效地解决上述问题。例如有以下几种方法：锂硫电池正极材料可大致分为以下几个类：碳或硫基复合电极、纳米金属氧化物电极、金属硫化物电极、聚合物涂覆电极和有机硫化物电极。本发明正基于该理念进行进一步研发、创新。

发明内容

发明目的：提供一种锂硫电池用正极片的制备方法，以解决上述背景技术中所涉及的问题。

技术方案：一种锂硫电池正极用复合材料，包括：中空的铁氰化铁空腔和容纳于所述铁氰化铁空腔内的由多孔硫化材料构成的空腔。

基于所述的锂硫电池正极用复合材料，其制备方法，包括如下步骤：

S1、采用水热法合成三维纳米材料；

S2、将三维纳米材料刻蚀成空壳结构，得到空腔纳米材料；

S3、在三维纳米材料空壳内载入纳米材料，得到双层空腔结构的-的复合材料；

S4、硫化得到双层中空的金属硫化物；

S5、清洗、干燥目标产物。

进一步实施过程中，所述S1进一步包括：将十二烷基苯磺酸钠和铁氰化钾加入到0.1mol/L的盐酸中，得到A溶液，在60～80℃温度下，超声波搅拌24～48h，最后通过离心洗涤收集沉淀物，得到三维纳米材料；

进一步实施过程中，所述S2进一步包括：将上述三维纳米材料、十二烷基苯磺酸钠加入到1mol/L的盐酸中，得到B溶液，放置于内衬聚四氟乙烯涂层的反应釜中，在130～160℃的温度下反应4～5h，最后通过离心洗涤收集沉淀物，得到蓝色的空腔纳米材料；

进一步实施过程中，所述S3进一步包括：将空腔、硝酸镍、柠檬酸钠溶于去离子水中，得到C溶液，然后将浓度为5～10g/L的钴氰化钾溶液逐滴加入C溶液，并持续搅拌24～48h，最后收集沉淀物，得到双层空腔结构的-的复合材料；