[发明专利]氮磷掺杂碳复合磷化铁三维棒状多孔材料、锂电池隔膜及制备方法、锂硫电池和用电设备

说明书

本发明提供一种氮磷掺杂碳复合磷化铁三维棒状多孔材料、锂电池隔膜及制备方法、锂硫电池和用电设备。氮磷掺杂碳复合磷化铁三维棒状多孔材料的制备方法：将包括铁源、含氮有机物、植酸盐和有机溶剂在内的原料混合，干燥得到前驱体；将所述前驱体进行加热处理得到所述锂硫电池隔膜用氮磷掺杂碳复合磷化铁三维棒状多孔材料。锂电池隔膜的制备方法：将氮磷掺杂碳复合磷化铁三维棒状多孔材料、粘结剂和溶剂在内的原料混合，分散得到涂层浆料；将所述涂层浆料涂覆于隔膜基材表面，得到所述锂电池隔膜。本申请提供的氮磷掺杂碳复合磷化铁三维棒状多孔材料、锂电池隔膜及制备方法、锂硫电池，能够有效解决“穿梭效应”，提升锂硫电池电化学性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种氮磷掺杂碳复合磷化铁三维棒状多孔材料、锂电池隔膜及制备方法、锂硫电池和用电设备。

背景技术

锂硫(Li-S)电池是以硫为正极(理论比容量 1675mAh/g)、锂为负极(理论比容量3860mAh/g)的一种电化学储能系统，且硫正极价格低廉，环境友好。近年来，锂硫电池作为一种先进锂离子电池越来越受到人们的重视。

但是，锂硫电池目前还有很多严峻的问题需要解决。例如，在充放电过程中产生的多硫化物溶于电解液，并且在正极和负极之间会反复扩散，即产生“穿梭效应”。“穿梭效应”会导致锂硫电池放电比容量下降，循环性能差。所以如何抑制多硫化物的“穿梭效应”，成为了提高锂硫电池的电池性能的研究热点。

现有技术多从正极性能角度考虑解决“穿梭效应”问题，但单独的改进正极材料并不能很好的解决该问题。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮磷掺杂碳复合磷化铁三维棒状多孔材料、锂电池隔膜及制备方法、锂硫电池和用电设备，以解决上述问题。

为实现以上目的，本发明特采用以下技术方案：

一种氮磷掺杂碳复合磷化铁三维棒状多孔材料的制备方法，包括：

将包括铁源、含氮有机物、植酸盐和有机溶剂在内的原料混合，干燥得到前驱体；

将所述前驱体进行加热处理得到所述氮磷掺杂碳复合磷化铁三维棒状多孔材料。

需要说明的是，有机溶剂选用常见的有机溶剂即可，例如乙醇。

优选地，所述铁源的制备方法包括：

将包括铁粉、1,2,3-均苯三甲酸、氢氟酸、硝酸和水在内的原料混合，经水热反应得到所述铁源。

更加优选地，所述铁粉、所述1,2,3-均苯三甲酸、所述氢氟酸、所述硝酸和所述水的摩尔比为（3-6）：（2-4）：（2-4）：（5-10）：（600-1000）；

优选地，所述水热反应的温度为160-200℃，时间为12-24h；

优选地，所述水热反应结束后还包括：

使用水、DMF和乙醇依次洗涤反应产物，然后干燥得到所述铁源。

洗涤反应产物的目的主要是为了去除反应杂质，保证得到的铁源在制备氮磷掺杂碳复合磷化铁三维棒状多孔材料时免受杂质的影响。