[发明专利]一种锂硫一次电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明属于锂硫电池的技术领域，具体的涉及一种锂硫一次电池正极材料及其制备方法。该正极材料为α‑Fe₂O₃／SnO₂纳米材料与S形成的复合材料。将该正极材料应用于锂硫一次电池，使得锂硫一次电池具有高的放电容量和卓越的循环稳定性；将化学气相沉积法和水热法相结合来制备得到复合异质结构的α‑Fe₂O₃/SnO₂/S复合材料，具备高产量与工业可行性等特点，易于实现制备低成本和大规模工业化。

技术领域

本发明属于锂硫电池的技术领域，具体的涉及一种锂硫一次电池正极材料及其制备方法。

背景技术

在人类社会步入信息化的今天，移动电话、笔记本电脑、个人便携式终端日益普及，并且迅速朝着轻量化、小型化的方向发展，这对电池的能量密度提出了更高的要求。此外伴随着其它工业用、民用、医用、军用电子产品的大量问世，尤其是空间技术和新型国防装备如新型卫星、宇宙飞船、大功率激光武器、数字化士兵系统等的研制，对重量轻、体积小、比能量高、比功率高、安全可靠、无污染的一次电池的需求更加迫切。因此研究开发具有高比能量的一次电池体系，具有非常重要的意义。

锂硫电池由于其极低的成本、极高的比能量和环境友好性在全世界引起了极大的关注，成为最有前景的动力电池之一，其电池体系具有非常高的初始放电比容量，甚至达到理论值，这使得它适合于高比能量一次电池的应用，并且锂硫电池一经组装即处于满电状态，可直接对负载供电，生产和使用过程都符合一次电池的要求。

目前锂硫一次电池存在的主要问题之一是“自放电”率偏高，如果将电池在满电状态下进行室温搁置，其开路电压会在一个月内从2.3V缓慢降至2.15V，容量损失高达30%以上。这是由于锂硫电池电解液通常使用1,3-二氧戊环与乙二醇二甲醚为溶剂，双三氟甲基磺酰亚胺锂溶液作为支持电解质。该电解液对单质硫及多硫化物有一定的溶解性，尽管这一特性有利于硫正极电化学反应的进行，但在锂硫电池的长期搁置过程中，微溶于电解液中的单质硫会穿过隔膜到达负极侧，在金属锂表面形成一层以硫化锂为主要组分的固态电解质界面膜，这层界面膜中的硫化锂会与单质硫反应生成可溶于电解液的多硫化锂，从而暴露出新鲜锂表面继续与溶液中的单质硫或多硫化物发生反应，同时正极侧单质硫不断溶出，导致电池容量持续损失，开路电压快速下降。现有锂硫一次电池正极材料出现了活性物质负载量少及硫活性物质利用率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的缺陷而提供一种锂硫一次电池正极材料及其制备方法，将该正极材料应用于锂硫一次电池，使得锂硫一次电池具有高的放电容量和卓越的循环稳定性；将化学气相沉积法和水热法相结合来制备得到复合异质结构的α-Fe₂O₃/SnO₂/S复合材料，具备高产量与工业可行性等特点，易于实现制备低成本和大规模工业化。

本发明的技术方案为：一种锂硫一次电池正极材料为α-Fe₂O₃／SnO₂纳米材料与S形成

的复合材料。

所述α-Fe₂O₃／SnO₂纳米材料为复合异质结构。

按照质量比所述α-Fe₂O₃／SnO₂纳米材料：S为1：2～4。

所述复合材料通过化学气相沉积法与水热法相结合的方法制得。

所述锂硫一次电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：