[发明专利]一种锂硫电池正极材料

说明书

一种锂硫电池正极材料，属于锂电池制作技术领域，锂硫电池正极材料的配方为，0.1～2份Ni，0.4～8份GDC，25～60份C以及40～75份S，其中GDC的分子式为Ce_1‑xGd_xO_2‑δ，所述份均为重量份。GDC是铈盐与氧化钆采用溶胶凝胶法、共沉淀法、固相法、水热法中的一种或几种混合制得GDC前驱体，再将所述的GDC前驱体在300～500℃的温度下进行加热制得粉末状的固溶体。本发明的优点在于：GDC可以抑制多硫化物的穿梭效应，提高锂硫电池正极材料对氧化还原的催化性能，Ni与GDC能相结合具有较高的电子电导和离子空位，提高锂硫电池正极材料的导电性能。

技术领域

本发明涉及一种锂电池制作技术领域，尤其指一种锂硫电池正极材料。

背景技术

随着新能源技术的飞速发展，锂离子电池的极限能量密度已经难以满足未来大容量储能技术的需求，而锂硫电池因其高理论比容量，高能量密度，且单质硫价格低廉以及环境友好等特点，而被认为是最具前景的一种储能设备。然而，锂硫电池的商业化受制于该电池的一些缺点，例如硫的导电性差、多硫化物中间体的“穿梭效应”、较低的硫负载量、大的体积膨胀以及复杂的内部反应机理等。

为实现锂硫电池的实际应用，研究者们已经做了大量的研究工作，主要集中在解决硫的导电性差以及多硫化物的“穿梭效应”等问题。最具代表性的是在正极中引入纳米结构碳材料。如一种申请号为CN200910111579.8名称为《一种有序介孔炭-硫纳米复合正极材料及其制备方法》的中国发明专利申请公开了一种有序介孔炭-硫纳米复合正极材料及其制备方法，其组份及其按质量百分比含量为有序介孔炭和升华硫，其中，硫在有序介孔炭-硫纳米复合正极材料中的含量为20％～80％。合成有序介孔炭；将所制备的有序介孔炭和升华硫按计量比混合，放入密闭容器，加热使硫熔融复合，得有序介孔炭-硫纳米复合正极材料。然而，由于极性多硫化物与非极性碳之间的物理相互作用较弱，仍然不足以防止多硫化物的扩散和穿梭。

另有一种申请号为CN201811296577.6名称为《一种碳硫复合正极及其制备方法和应用》的中国发明专利申请公开了一种碳硫复合正极，包括集流体和涂布在集流体上的正极浆料，正极浆料包括碳硫复合材料，碳硫复合材料包括载体和附着在载体上的硫，载体以多孔碳为基体，在基体的表面原位生成氧化铈。高度分散的氧化铈能够能起到化学吸附硫化物的作用，能够有效抑制穿梭效应，提高循环稳定性。然而，金属氧化物通常会降低硫主体的电导率，并且金属氧化物的用量及分散性也会影响锂硫电池的电化学性能。综上所述，锂硫电池正极材料的配方还需进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种导电率高、使用寿命长、能有效地抑制多硫化物的“穿梭效应”和改善锂硫电池充放电性能的锂硫电池正极材料。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：本锂硫电池正极材料，其特征在于：所述锂硫电池正极材料的配方为，0.1～2份Ni，0.4～8份GDC，25～60份C以及40～75份S，其中GDC的分子式为Ce_1-xGd_xO_2-δ，所述份均为重量份。

作为改进，所述GDC是铈盐与氧化钆合成的固溶体，所述铈盐与氧化钆合成的具体方法为，采用溶胶凝胶法、共沉淀法、固相法、水热法中的一种或几种将铈盐与氧化钆混合制得GDC前驱体，再将所述的GDC前驱体在300～500℃的温度下进行加热制得粉末状的固溶体。

进一步改进，所述固溶体的颗粒直径为15～50nm。

进一步改进，所述铈盐是硝酸铈和醋酸铈中的一种或两种。

作为改进，所述Ni为从硝酸镍和醋酸镍中的一种或两种中提取的单质镍。

作为改进，所述C为从蔗糖、葡萄糖和果糖中的一种或几种中提取的多孔碳。

作为改进，所述S为硫磺经升华后凝华得到的硫粉。