[发明专利]一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法

说明书

本发明属电极材料领域，具体涉及一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法；首先，将碳纳米管加入到去离子水内，分散处理，加入硫化钠溶液，加入到反应釜中，恒温反应，离心分离，冲洗，真空干燥，制备得到硫掺杂碳纳米管，最后，将浓氨水、钛酸四乙酯、有机溶剂组成的A液加入到硫掺杂碳纳米管分散液中，恒温搅拌，离心分离，冲洗，真空干燥，煅烧处理，制备得到二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管；二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管制备过程易操作，制备经济成本低，能够实现大规模生产，制备得到的二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管拥有较大的比表面积，较高的电子传输能力以及首次充放电容量，循环性能优良。

技术领域

本发明属电极材料领域，具体涉及一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法。

背景技术

近年来，全球经济快速发展对能源需求的不断增长以及环境污染的日益严重，发展具有高能量密度、长循环寿命、高安全性、绿色环保和低成本的二次电池在新能源领域具有重大意义，锂硫电池是正在开发的二次电池体系中具有较高能量密度的一种，采用单质硫或含硫材料作为正极活性物质，其理论能量密度达2600Wh/kg，且具有硫资源丰富、环境友好、价格便宜等优点。

但是，目前锂硫电池尚存在一些问题，严重阻碍了锂硫电池的实际应用，具体说来，锂硫电池还存在以下问题：首先，单质硫的电子导电性和离子导电性差，硫材料在室温下的电导率极低（电导率仅5.0×10^-30S·cm^-1），反应的最终产物多硫化物，该类化合物能够溶于电解液，使锂硫电池的容量衰减急剧下降，导致电池循环性能差，不利于电池的高倍率性能；其次，硫和硫化锂的密度分别为2.36g·cm^-3和1.66g·cm^-3，在充放电过程中有高达42%的体积膨胀或收缩，这种膨胀会导致正极形貌和结构的改变，导致硫与导电骨架的脱离，从而造成容量的衰减。

为了解决锂硫电池的这些问题，公开号为CN103500820A 的中国专利公开了一种用于锂硫电池的硫/多孔碳包覆碳纳米管复合正极材料及其制备方法，单质硫分散负载在多孔碳包覆碳纳米管复合碳材料内部的孔道中及其表面的纳米多孔碳结构的孔结构中，该复合碳材料纳米尺度的网络孔道有效抑制了多硫化锂的溶解扩散流失，使其具有较高的活性物质硫的利用率，大大提高了锂硫电池的循环稳定性。

然而，利用碳的网络孔道对单质硫进行负载时，碳对多硫化物不能起到约束作用，多硫化物依然溶于电解液，使锂硫电池的容量衰减急剧下降，导致电池循环性能差。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法，本发明通过在硫掺杂碳纳米管表面包覆二氧化钛，防止多硫化物溶于电解液，造成的容量衰减、循环性能差的现象发生。

一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、硫掺杂碳纳米管的制备：将碳纳米管加入到去离子水内，其中碳纳米管的质量为20-300mg，去离子水体积为30-150mL，超声波分散处理3-5h，将硫化钠水溶液加入到碳纳米管分散液中，硫化钠水溶液加入的体积为5-30mL，硫化钠水溶液的质量浓度为5mg/L，将混合后的液体加入到反应釜中，恒温反应，恒温反应时间为6-20h，恒温反应温度为120-180℃，反应完成后，将其经过离心分离获得固体，再用去离子水及乙醇冲洗，将其进行真空干燥，真空干燥温度为50-100℃，真空干燥时间为24-36h，制备得到硫掺杂碳纳米管；