[发明专利]一种锂硫电池自支撑正极材料及其制备方法和应用在审
| 申请号： | 202211602532.3 | 申请日： | 2022-12-13 |
| 公开（公告）号： | CN116130655A | 公开（公告）日： | 2023-05-16 |
| 发明（设计）人： | 张玉娇;胡恒广;闫冬成 | 申请（专利权）人： | 河北光兴半导体技术有限公司;东旭科技集团有限公司 |
| 主分类号： | H01M4/62 | 分类号： | H01M4/62;H01M4/38;H01M10/052;H01M4/66;H01M4/04 |
| 代理公司： | 北京润平知识产权代理有限公司 11283 | 代理人： | 姚娟 |
| 地址： | 050035 河北*** | 国省代码： | 河北;13 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 电池 支撑 正极 材料 及其 制备 方法 应用 | ||
1.一种锂硫电池自支撑正极材料，其特征在于，该正极材料包括自支撑碳基体(3)、负载于所述自支撑碳基体(3)上的单质硫(2)以及沉积于所述单质硫(2)上的铁基催化剂层(1)；
所述自支撑碳基体(3)的厚度为50μm-200μm；
所述单质硫(2)的负载量为1-5mg/cm2；
所述铁基催化剂层(1)的厚度为5nm-20nm，且形成所述铁基催化剂层(1)的催化剂选自三氧化二铁、四氧化三铁、四硫化三铁、八硫化七铁、氮化铁和碳化铁中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述自支撑碳基体(3)的厚度为100μm-150μm；和/或
所述铁基催化剂层(1)的厚度为5nm-10nm。
3.根据权利要求1或2所述的正极材料，其特征在于，所述单质硫(2)的负载量为1-3mg/cm2。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的正极材料，其特征在于，形成所述铁基催化剂层(1)的催化剂选自四硫化三铁、八硫化七铁、氮化铁和碳化铁中的至少一种。
5.一种制备权利要求1-4中任意一项所述的锂硫电池自支撑正极材料的方法，其特征在于，该方法包括：
(1)在惰性气氛存在下，将自支撑碳基体前驱体进行碳化处理，得到自支撑碳基体；
(2)采用熔融扩散法在所述自支撑碳基体的一侧负载单质硫，得到负载有单质硫的自支撑碳基体I；
(3)采用原子沉积法将反应气和铁源沉积于所述自支撑碳基体I中负载有所述单质硫的一侧后反应，得到铁基催化剂层。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述自支撑碳基体前驱体选自细菌纤维素、羧甲基纤维素、聚多巴胺膜、聚吡咯膜、棉质纤维纸、滤纸、三聚氰胺泡沫中的至少一种。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述碳化处理的条件包括：碳化温度为600-1200℃，碳化时间为0.5-6h。
8.根据权利要求5-7中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述熔融扩散法的条件至少包括：温度为150-160℃，时间为15-20h。
9.根据权利要求5-8中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述原子沉积法的条件各自独立地包括：沉积时间为5-20s，沉积温度为150-200℃；和/或
在步骤(3)中，所述反应气选自硫化氢、氨气、臭氧、氩气中的至少一种；和/或
在步骤(3)中，所述铁源为二茂铁。
10.权利要求1-4中任意一项所述的锂硫电池自支撑正极材料在锂硫电池中的应用。
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