[发明专利]一种锂硫电池类石墨烯负载渗碳体颗粒复合正极材料及其制备方法有效

专利信息
申请号: 202010771686.X 申请日: 2020-08-04
公开(公告)号: CN112038635B 公开(公告)日: 2021-12-28
发明(设计)人: 雷维新;王旭日;邹幽兰;吴雅琴;付国立;潘俊安 申请(专利权)人: 湘潭大学
主分类号: H01M4/62 分类号: H01M4/62;H01M4/38;H01M10/052;C01B32/05;C01B32/914;C01B17/02;B82Y30/00;B82Y40/00
代理公司: 长沙市融智专利事务所(普通合伙) 43114 代理人: 赵进;颜勇
地址: 411105 湖*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 电池 石墨 负载 渗碳 颗粒 复合 正极 材料 及其 制备 方法
【权利要求书】:

1.一种锂硫电池类石墨烯负载渗碳体颗粒复合正极材料的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:

1) 惰性气氛下,以木槿花花瓣为碳源进行预碳化,得到生物炭;

2) 将步骤1)制备的生物炭和高铁酸钾在水中分散均匀,搅拌并烘干处理后在惰性气氛下进行煅烧,得到类石墨烯结构的Fe3C/C复合材料;

3) 将步骤2)制备的Fe3C/C复合材料和升华硫混合研磨,在真空下采用熔融扩散法制得类石墨烯结构的Fe3C/C@S复合正极材料;

所述类石墨烯结构的Fe3C/C@S复合正极材料,由具有类石墨烯结构的Fe3C/C与单质硫复合而成,所述单质硫分散在Fe3C/C的孔隙中。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述类石墨烯结构的Fe3C/C中,Fe3C含量为10~30wt%。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述类石墨烯结构的Fe3C/C总比表面积为1400 m2/g~2800 m2/g。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法,其特征在于:所述复合正极材料中硫含量为70~85wt%。

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤1)的木槿花花瓣先用去离子水浸泡12~24h,并进行超声清洗1~2h,置于80℃真空干燥箱中干燥12h。

6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤1)预碳化温度为 300~450℃,升温速率2~10℃/min,预碳化时间2~3h。

7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤2)中生物炭与高铁酸钾的质量比为1﹕1~1﹕3,搅拌4~8h,置于80℃鼓风干燥箱中干燥12h。

8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤2)煅烧温度为760~800℃,升温速率为8~15℃/min,时间为2~3h;Fe3C/C复合材料经水洗、酸洗备用,酸洗溶液采用稀盐酸或乙酸。

9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤3)所述熔融扩散法的具体过程为:将Fe3C/C和升华硫按质量比1﹕6~3﹕7混合研磨后放入反应釜中并抽真空,将反应釜转移到马弗炉中,熔融温度为150~165℃,升温速率为2~5℃/min,保温时间为4~12h,即得类石墨烯结构的Fe3C/C@S复合正极材料。

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