[发明专利]一种多孔碳负载硫硒的复合正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔碳负载硫硒的复合正极材料，包括多孔碳基体及多孔碳基体孔道中的硫硒固溶体，所述多孔碳基体为氮、磷共掺杂多孔碳；在正极材料中，硫硒固溶体所占的质量百分数为60‑80％，多孔碳基体所占的质量百分数为20‑40％；本发明还公开了所述的正极材料的制备方法，具体为，先将氮和磷掺杂到多孔碳中得到多孔碳基体，然后用热熔融方法将硫和硒渗进多孔碳的孔道中，得到多孔碳负载硫硒的复合正极材料。本发明制备的复合正极材料具有很高的比容量和优异的循环性能，在电池领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及电池正极材料技术领域，尤其涉及一种多孔碳负载硫硒的复合正极材料及其制备方法。

背景技术

锂硫电池利用单质硫作为正极，金属锂为负极，比容量高、成本低等优点，是非常有发展潜力的储能电池。然而，硫和Li2S本征的低电导率和离子电导率通常导致容量不足阻碍了锂硫电池的商业化运用，硒的导电性高、活性物质利用率高、容量衰减小，作为新型金属锂二次电池，具有非常重要的科研价值和应用潜力，但锂硒电池容量低，且与硫相比，硒的价格昂贵。

硫硒固溶体结合了硫的高容量和硒的高电子导电性，能够克服锂硒电池和锂硫电池的缺点，是非常具有应用前景的锂金属电池正极材料。硫硒固溶体和硫的性质相似，在醚类电解液中循环会产生穿梭效应造成电池容量快速衰减等问题，亟待解决。

发明内容

基于背景技术存在的问题，本发明提出了一种多孔碳负载硫硒的复合正极材料及其制备方法。

一种多孔碳负载硫硒的复合正极材料，包括多孔碳基体及多孔碳基体孔道中的硫硒固溶体，所述多孔碳基体为氮、磷共掺杂多孔碳。

优选地，在所述正极材料中，硫硒固溶体所占的质量百分比为60-80％，多孔碳基体所占的质量百分比为20-40％。

优选地，所述硫硒固溶体中硫和硒的质量比为1-8:1。

优选地，所述硫硒固溶体中硫和硒的质量比为2-6:1。

一种多孔碳负载硫硒的复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将多孔碳与(NH₄)₂HPO₄混合，升温反应，清洗，得到氮、磷共掺杂多孔碳；

S2、将单质硫、单质硒与氮、磷共掺杂多孔碳混合，升温煅烧，得到多孔碳负载硫硒的复合正极材料。

优选地，S1中，多孔碳与(NH₄)₂HPO₄质量比为1:2-5。

优选地，S1中，反应温度为700-950℃。

优选地，S1中，反应过程中采用惰性气体保护。

优选地，S1中，反应过程中采用氩气保护。

优选地，S1中，多孔碳由葡萄糖通过水热反应和氢氧化钾辅助高温炭化的方法制备；所述高温炭化的温度为750-950℃；所述高温炭化的时间为2-5h。

优选地，S2中，物料的混合方式为球磨混合。

优选地，采用锆球作为球磨时的介质球。

优选地，料球比为1：40-80。

优选地，球磨时间为2-12h。

优选地，球磨速度为200-500r/min。

优选地，S2中，煅烧温度为230-350℃。

优选地，S2中，升温速率为1-10℃/min。

优选地，S2中，煅烧时间为5-12h。