[发明专利]一种空心结构包覆正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池正极材料。 

背景技术

便携式电子通信设备的发展对其所用的化学电源性能提出了更高的要求,尤其对电池的比能要求越来越高。金属锂/硫电池，其理论比容量为1 675 mAh/g-1, ,并且单质硫正极材料具有来源丰富、价格便宜、对环境友好、电池安全性好等优点,因此锂硫电池被认为是下一代能提供高比能的最具潜力的电池体系。但是由于单质硫是典型的电子和离子绝缘体，还原过程产生的中间体多聚硫化物易溶于有机液态电解液，部分溶解的多聚硫化物扩散到达金属锂阳极表面与其发生自放电反应，加速锂的腐蚀，生成无序的Li₂S₂和Li₂S为部分不可逆反应，这一系列的问题都导致电极活性物质利用率低和电池循环性能差。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种性能更加优越的空心结构包覆正极材料。 

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现： 

一种空心结构包覆正极材料的制备方法，

1）C/S复合材料的制备

将纳米活性炭和单质硫按1:1的质量比在球磨机中研磨均匀后，放入真空干燥箱中，冲入氩气约20min，排除里面的空气，然后再流动的氮气气氛下，把纳米活性炭与单质硫混合物加热到155℃，在此温度下保持10h，然后将温度升高到250℃，在此温度下保持3h，得到黑色C/S复合材料；

2）空心结构镍锰氧化物的制备

将醋酸镍、醋酸锰按照1：3的摩尔比溶解于无水乙醇中，再将浓盐酸缓慢滴加到溶液中磁力搅拌10分钟，再向该体系中加入的碳球，用超声波超声直至形成均一的状态，再转入到反应釜中180℃恒温8小时，待完全反应后，自然冷却到室温，得到黑色的沉淀物，对黑色沉淀物分别用去离子水、无水乙醇离心洗涤三次，除去未能参与反应的杂质，真空干燥，得到碳/镍氧化物的前驱体，将前驱体转移到马弗炉中，在600℃恒温下煅烧4小时左右，得到微米级空心结构的镍锰氧化物；

3）空心结构包覆正极材料的制备

将步骤2）制得的镍锰氧化物按1g：16ml的比例溶于无水乙醇中，充分搅拌、得到悬浊液后，调节pH值至7.5，将C/S复合材料按n( Mn) ：n(S)= 3：200的比例与镍锰氧化物溶液混合，搅拌均匀后，再用去离子水洗涤，过滤后，在烘箱中100℃下干燥10h，得镍锰氧化物包覆的C/S正极材料。

    优选的，，按n( Mn) ：n(C)= 3：50的比例加入碳球。 

优选的，所述步骤2）中的真空干燥，采用在干燥箱中60℃恒温下干燥6小时。 

优选的，所述步骤3）中，采用加入氨水调节pH值。 

    本发明的有益效果： 

本发明通过用空心结构镍锰氧化物的包覆来改善提高碳硫复合材料的循环性能，本发明电池正极材料抑制多聚硫化物的自放电反应发生，与O结合形成比Mn-O键能更稳定的化学键来稳定镍锰酸锂晶格结构，有效地抑制因Mn³⁺溶解于电解液使镍锰酸锂晶格塌陷的问题，从而可以提高电池的可逆性能和循环过程中容量保持率；可有抑制高价态的金属离子对电解液的氧化作用，使得电解液更加稳定，还能在一定的程度上阻止Li的溶出，起到保护材料稳定性作用的同时，还能够提高材料的导电性、高温下或者大倍率下的循环过程中的稳定性能和容量保持率。所具有的优点概括如下：

1、本发明所采用的高温固相方法，其创新性在于使用碳硫复合材料的掺杂，利用碳硫之间的空隙更好融入提高电导率。

2、本发明所采用液相浸渍法包覆的方法，采用，更加节能环保，不要求特殊工艺，且无物料损失，成本低，更易于工业生产。 

3、本发明所制备的由复合材料应用于锂电池，其循环性能有所改善。 

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中： 

图1是单质硫、活性炭、复合材料、以及在包覆后的碳硫复合材料的XRD图；

图2是C/S材料包覆前20次循环充放电循环测试曲线图；

图3是C/S材料包覆后20次循环充放电循环测试曲线图；

图4是本发明C/S材料包覆后50次循环充放电循环测试曲线图。

具体实施方式