[发明专利]一种CoSe2

说明书

本发明涉及一种CoSe₂/空心碳纳米球/S复合锂硫电池正极材料及其制备方法，该制备方法包括：(1)将空心碳纳米球加入到溶解有六水合硝酸钴的甲醇溶液中搅拌；(2)洗涤，干燥得到固体产物；(3)将所得固体产物进行保温，得到Co/空心碳纳米球；(4)将得到的Co/空心碳纳米球与硒粉混合均匀，再保温，得到CoSe₂/空心碳纳米球；(5)将得到的CoSe₂/空心碳纳米球与硫粉混合均匀，保温，得到CoSe₂/空心碳纳米球/S复合材料。本发明制备的复合正极材料用作锂硫电池正极材料具有良好的循环稳定性，可广泛用于锂硫电池正极材料的制备领域；该正极材料的制备过程可控制，且原料易得、成本低。

技术领域

本发明涉及一种CoSe₂/空心碳纳米球/S复合锂硫电池正极材料及其制备方法，属于锂硫电池正极材料的制备技术领域。

背景技术

随着人们对便携式电子产品、电动汽车以及大规模新型储能技术的需求日益增长，开发可再生储能系统在各行各业都具有重要意义。锂硫电池是一种极具代表性的高能电化学储能装置，由于其极高的理论能量密度(约2600Wh kg^-1)，已迅速得到重视。此外，硫所具有的丰度高、无毒性、价格低廉等优点，有利于锂硫电池的大规模实施。然而，在充放电过程中，正极材料的介电特性和体积膨胀会显著降低电池的容量和循环寿命。硫基正极的另一个缺点是由电化学反应过程中产生的多硫化物引起的“穿梭效应”，导致锂硫电池的容量严重衰减。这些问题严重阻碍了锂硫电池的发展。

为了解决上述问题，人们通常应用不同的碳质材料用作硫的载体，如多孔碳、碳纳米管和石墨烯。碳材料具有多孔结构，可物理吸附多硫化物，有效的限制了多硫化物的“穿梭效应”；并且其导电性良好，大大提高了硫基正极的导电性。然而，非极性碳材料由于它们之间微弱的范德华键能使其不能牢固地吸附多硫化锂。因此，仅凭单独的物理吸附的碳材料不足以抑制长循环下多硫化物的“穿梭效应”。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种CoSe₂/空心碳纳米球/S复合锂硫电池正极材料。 CoSe₂/空心碳纳米球/S复合材料具有空心结构，有效的缩短了锂离子的传输路径，CoSe₂/空心碳纳米球作为硫的载体，有效的提高了其导电性，进一步加快了电化学反应速度，使其具有优异的电化学性能。

本发明还提供了上述CoSe₂/空心碳纳米球/S复合锂硫电池正极材料的制备方法，其过程简单、原料易得、成本低。

本发明的技术方案为：

一种CoSe₂/空心碳纳米球/S复合锂硫电池正极材料，CoSe₂/空心碳纳米球/S复合材料包括空心碳纳米球、CoSe₂和S，CoSe₂原位生长在空心碳纳米球的表面，S负载在球状结构的内部和/或球状结构的外部。

采用CoSe₂复合非极性的空心碳纳米球作为硫的载体，由于CoSe₂与充放电过程中产生的多硫化物之间有强吸附作用，以及空心碳纳米球与多硫化物之间的物理吸附作用，有效的限制了可溶性多硫化锂的扩散。同时也有效的加快了界面电荷转移，有利于多硫化锂的电化学转化，使其具有良好的循环稳定性。

上述CoSe₂/空心碳纳米球/S复合锂硫电池正极材料的制备方法，具体包括下列步骤：

(1)将制备好的空心碳纳米球加入到溶解有六水合硝酸钴的甲醇溶液中搅拌；

(2)使用去离子水、乙醇溶液洗涤步骤(1)所得的产物，经过干燥得到固体产物；

(3)将步骤(2)所得固体产物在700～1000℃，惰性保护气氛下进行保温，得到Co/空心碳纳米球；