[发明专利]一种多孔碳包覆还原态TiO2-n

说明书

本发明涉及锂硫电池正极材料技术领域，且公开了一种多孔碳包覆还原态TiO_2‑n的锂硫电池正极材料，包括以下配方原料及组分：TiO_2‑n‑氧化石墨烯复合材料、聚乙二醇、壳聚糖、表面活性剂、升华硫。该一种多孔碳包覆还原态TiO_2‑n的锂硫电池正极材料，纳米TiO₂空心微球具有巨大的比表面积和独特的空间限域能力，抑制了锂多硫化合物的穿梭效应，还原态的TiO_2‑n具有良好的导电性促进了电荷的传输，还原态TiO_2‑n均匀地分散和附着在氧化石墨烯表面，两者之间形成导电网络为电荷提供了传输通道，多孔碳包覆还原态TiO_2‑n，发达的介孔和孔隙结构，缩短了离子和电子的传输路径，提供了丰富的载硫空间，为活性硫物质的体积膨胀和收缩提供了弹性缓冲。

技术领域

本发明涉及锂硫电池正极材料技术领域，具体为一种多孔碳包覆还原态TiO_2-n的锂硫电池正极材料及其制法。

背景技术

化石燃料是人类生活生产活动中必不可少的能源，然而随着化石燃料的过度开采引起的能源危机问题日，以及大量燃烧化石燃料带来的环境问题日益严峻，严重威胁着人类的生活和生存，潮汐能、太阳能、风能等可再生能源是一种可持续利用的绿色能量，是解决能源危机和环境问题的重要手段，因此研究和开发与相应的电化学储能系统和装置具有重要的意义，锂硫电池是锂电池的一种，是以金属锂作为负极，含硫材料作为电池正极,正极材料中的活性物质单质硫在自然界中含量丰富，价格低廉，环境友好等优点，锂离子电池的离子脱嵌机理，而锂硫电池的反应机理是电化学机理，相比于锂离子电池，锂硫电池的理论比容量和电池理论比能量更高。

锂硫电池主要包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜等组成，其中正极材料的性质对锂硫电池的电化学性能起着至关重要的作用，目前锂硫电池正极材料主要有导电碳材料、金属氧化物材料、导电聚合物材料等，但是目前的正极材料反应产生的锂多硫化合物，很容易溶解在电解液中产生穿梭效应，导致活性硫物质减少，并且硫作的电子和离子导电性很差，抑制了电子和离子传输和迁移，大大降低正极材料的导电性能和倍率性能，并且含硫的正极材料在电池充放电过程中，很容易发生体积缩小和膨胀的现象，导致正极材料基体损耗甚至分解，大大降低了正极材料和锂硫电池的电化学稳定性。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种多孔碳包覆还原态TiO_2-n的锂硫电池正极材料及其制法，解决了锂硫电池正极材料中反应生成的锂多硫化合物，很容易溶解在电解液中产生穿梭效应的问题，同时解决了正极材料导电性能较差，并且容易发生体积缩小和膨胀现象的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多孔碳包覆还原态TiO_2-n的锂硫电池正极材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：14-32份TiO_2-n-氧化石墨烯复合材料、15-20份聚乙二醇、12-15份壳聚糖、1-3份表面活性剂、40-48份升华硫。

优选的，所述表面活性剂为聚山梨酯80。

优选的，所述TiO_2-n-氧化石墨烯复合材料制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入蒸馏水和葡萄糖，搅拌均匀后将溶液转移进聚四氟乙烯水热反应釜，并置于反应釜加热箱中，加热至170-190℃，反应5-8h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到碳纳米微球。