一種鋰硫二次電池正極復合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及一種鋰硫二次電池，特別是涉及一種鋰硫二次電池正極復合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]可再充電的鋰硫電池的理論容量高達IeTSmAhg'幾乎高出目前商業(yè)正極為LiFePOd^鋰離子二次電池一個數(shù)量級，同時作為正極活性材料的硫不僅成本低、無毒而且含量豐富。
[0003]以硫碳復合物作為正極的鋰硫電池，具有穩(wěn)定的循環(huán)性能，極低的電池自放電，較高的安全性等優(yōu)點，但目前此類碳硫復合物的含硫量普遍偏低，造成由其組成的鋰硫電池的容量偏低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種鋰硫二次電池正極復合材料的制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0006]本申請實施例公開了一種鋰硫二次電池正極復合材料的制備方法，將碳源、硫源、和硫化促進劑按照質(zhì)量比4: (4?6): (0.4?0.6)進行混合研磨，然后在155°C?300°C下保溫7?24小時。
[0007]優(yōu)選的，在上述的鋰硫二次電池正極復合材料的制備方法中，所述碳源為多孔的納米碳纖維。
[0008]優(yōu)選的，在上述的鋰硫二次電池正極復合材料的制備方法中，所述碳源的制備方法包括:
[0009](I)、將聚丙烯晴溶于DMF中，制得質(zhì)量分數(shù)為6?9wt.%的聚丙烯晴溶液；
[0010](2)、將PMMA溶于FMF中，制得質(zhì)量分數(shù)為8?15wt.%的PMMA溶液；
[0011](3)、以聚丙烯晴溶液作為靜電紡絲的外液，PMMA溶液作為靜電紡絲的內(nèi)液，進行同軸靜電紡絲，然后進行碳化制備獲得納米碳纖維。
[0012]優(yōu)選的，在上述的鋰硫二次電池正極復合材料的制備方法中，所述硫化促進劑為硫化促進劑CZ。
[0013]優(yōu)選的，在上述的鋰硫二次電池正極復合材料的制備方法中，所述硫化促進劑的制備方法包括:將促進劑M、環(huán)已胺、催化劑和水投入氧化釜，在一定條件下生成M環(huán)已胺鹽，然后在冷卻條件下加入雙氧水，催化氧化3?5h生成硫化促進劑CZ。
[0014]優(yōu)選的，在上述的鋰硫二次電池正極復合材料的制備方法中，在加入雙氧水過程中，控制反應液的PH在9.8?10.3之間。
[0015]優(yōu)選的，在上述的鋰硫二次電池正極復合材料的制備方法中，所述雙氧水中游離堿的含量在1.5?2.5g/100mL之間。
[0016]優(yōu)選的，在上述的鋰硫二次電池正極復合材料的制備方法中，所述硫源為單質(zhì)硫。
[0017]本申請實施例還公開了一種鋰硫二次電池正極復合材料的制備方法，包括步驟:
[0018]S1、采用同軸紡絲法制備多孔中空的納米碳纖維
[0019]首先將聚丙烯晴溶于DMF中，在90攝氏度下磁力攪拌20h，制得質(zhì)量分數(shù)為8wt.%的聚丙稀晴溶液；
[0020]再將PMMA溶于DMF中，常溫磁力攪拌20h，制得質(zhì)量分數(shù)為14wt.%的PMMA溶液；
[0021]將聚丙烯晴溶液作為靜電紡絲的外液，將PMMA溶液作為靜電紡絲的內(nèi)液進行同軸靜電紡絲，其中，調(diào)整電壓為18kV，內(nèi)液的流量為0.8mL/h，外液的流量為0.3mL/h ；
[0022]將制得的納米纖維以5°C /min的升溫速率，并在250°C下保溫1.5h，然后以5°C /min的升溫速率升溫至1300 °C并保溫Ih ；
[0023]S2、以雙氧水作為氧化劑制備硫化促進劑CZ
[0024]將促進劑M、環(huán)已胺、催化劑和水投入氧化釜，釜內(nèi)壓力保持0.4MPa，生成M環(huán)已胺鹽，然后在40 °C條件下加入游離堿含量在2g/100mL之間的雙氧水，同時控制反應溶液的PH在9.8?10.3之間，催化氧化5h獲得硫化促進劑CZ ；
[0025]S3、將納米碳纖維、單質(zhì)硫和硫化促進劑CZ按照質(zhì)量比4:6:0.5進行混合研磨，然后在200°C下保溫24小時。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明以雙氧水作為氧化劑合成硫化促進劑，不僅環(huán)保，而且條件更容易控制；合成過程中通過控制反應液的PH在9.8?10.3范圍內(nèi)，可以防止過氧化現(xiàn)象；另外，采用該種條件下獲得的硫化促進劑合成用于鋰硫二次電池正極的硫碳復合材料，可以顯者提尚硫含量，硫含量最大可以達到47wt.%。
【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明通過下列實施例作進一步說明:根據(jù)下述實施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實施例所描述的具體的物料比、工藝條件及其結(jié)果僅用于說明本發(fā)明，而不應當也不會限制權(quán)利要求書中所詳細描述的本發(fā)明。
[0028]對比例I
[0029]將納米碳纖維和單質(zhì)硫按照質(zhì)量比4:6進行混合研磨，然后在200°C下保溫24小時，獲得硫碳復合材料。
[0030]對獲得的硫碳復合材料進行檢測，發(fā)現(xiàn)其中硫含量約為26wt.%。
[0031]對比例2
[0032](I)、采用同軸紡絲法制備多孔中空的納米碳纖維
[0033]首先將聚丙烯晴溶于DMF中，在90攝氏度下磁力攪拌20h，制得質(zhì)量分數(shù)為8wt.%的聚丙稀晴溶液；
[0034]再將PMMA溶于DMF中，常溫磁力攪拌20h，制得質(zhì)量分數(shù)為14wt.%的PMMA溶液；
[0035]將聚丙烯晴溶液作為靜電紡絲的外液，將PMMA溶液作為靜電紡絲的內(nèi)液進行同軸靜電紡絲，其中，調(diào)整電壓為18kV，內(nèi)液的流量為0.8mL/h，外液的流量為0.3mL/h ；
[0036]將制得的納米纖維以5°C /min的升溫速率，并在250°C下保溫1.5h，然后以5°C /min的升溫速率升溫至1300 °C并保溫Ih ；
[0037](2)、以雙氧水作為氧化劑制備硫化促進劑CZ
[0038]將促進劑M、環(huán)已胺、催化劑和水投入氧化釜，釜內(nèi)壓力保持0.4MPa，生成M環(huán)已胺鹽，然后在40 °C條件下加入游離堿含量在2g/100mL之間的雙氧水，同時控制反應溶液的PH在9.8?10.3之間，催化氧化5h獲得硫化促進劑CZ ；
[0039](3)、將納米碳纖維、單質(zhì)硫和硫化促進劑CZ按照質(zhì)量比4:6:0.5進行混合研磨，然后在20(TC下保溫24小時，獲得硫碳復合材料。
[0040]對獲得的硫碳復合材料進行檢測，發(fā)現(xiàn)其中硫含量可以達到41.2wt.%。
[0041]對比例3
[0042](I)、采用同軸紡絲法制備多孔中空的納米碳纖維
[0043]首先將聚丙烯晴溶于DMF中，在90攝氏度下磁力攪拌20h，制得質(zhì)量分數(shù)為8wt.%的聚丙稀晴溶液；
[0044]再將PMMA溶于DMF中，常溫磁力攪拌20h，制得質(zhì)量分數(shù)為14wt.%的PMMA溶液；
[0045]將聚丙烯晴溶液作為靜電紡絲的外液，將PMMA溶液作為靜電紡絲的內(nèi)液進行同軸靜電紡絲，其中，調(diào)整電壓為18kV，內(nèi)液的流量為0.8mL/h，外液的流量為0.3mL/h ；
[0046]將制得的納米纖維以5°C /min的升溫速率，并在250°C下保溫1.