[发明专利]锂硫电池正极纳米纤维复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开锂硫电池正极纳米纤维复合材料及其制备方法与应用，所述方法包括：利用静电纺丝的方法制备多孔NiCo₂O₄/C纳米纤维前驱体；将所述多孔NiCo₂O₄/C纳米纤维前驱体经氧化和碳化处理，得到多孔NiCo₂O₄/C纳米纤维；将所述多孔NiCo₂O₄/C纳米纤维进行高温渗硫处理，得到多孔NiCo₂O₄/C@S纳米纤维复合材料。本发明的多孔NiCo₂O₄/C@S纳米纤维复合材料具有良好的稳定性，同时该复合材料作为锂硫电池正极材料表现出良好的电化学性能。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种锂硫电池正极纳米纤维复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

锂硫电池具有高的能量密度，低廉的价格，丰富的原材料储量，在电动汽车，大型储能器件上存在巨大的应用潜力，但锂硫电池正极硫材料在充放电过程中会形成中间相的多硫化物，这些多硫化物易溶解于电解液，穿梭到负极而失去电化学活性，导致电化学性能快速衰减，以上特性是限制锂硫电池大规模应用的重要限制因素之一。科研人员探索了大量的固硫方法和固硫材料，研究发现二元金属氧化物NiCo₂O₄、NiFe₂O₄等材料能够有效地吸附多硫化物不被溶解，从而保证了电极材料的稳定性，提升材料的库伦效率，但目前为止仍未彻底解决多硫化物的溶解问题，且实现锂硫电池产业化任重道远。

综上，目前锂硫电池电极材料的制备方法比较复杂，制备的电极材料化学稳定性差，容量衰减快的问题。

发明内容

为此，本发明提供了锂硫电池正极纳米纤维复合材料及其制备方法与应用。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种锂硫电池正极纳米纤维复合材料的制备方法，所述方法包括：利用静电纺丝的方法制备多孔NiCo₂O₄/C纳米纤维前驱体；将所述多孔NiCo₂O₄/C纳米纤维前驱体经氧化和碳化处理，得到多孔NiCo₂O₄/C纳米纤维；

将所述多孔NiCo₂O₄/C纳米纤维进行高温渗硫处理，得到多孔NiCo₂O₄/C@S纳米纤维复合材料，即所述锂硫电池正极纳米纤维复合材料。

优选的，所述静电纺丝所采用的溶液的制备过程为：

将聚乙酸乙烯酯加入去离子水中，60℃下搅拌30min至全部溶解，得到质量分数为5％-50％聚乙酸乙烯酯溶液，然后，向所述聚乙酸乙烯酯溶液中，加入醋酸镍和醋酸钴，搅拌30min至全部溶解；

其中，醋酸镍与聚乙酸乙烯酯的质量比分别是0.01-1，醋酸镍和醋酸钴的摩尔比是1:2。

优选的，所述聚乙酸乙烯酯的分子量为10000-1000000。

优选的，所述静电纺丝条件为：

电压5-50kV，滚轮接收速度0-100r min^-1，推注推行速度0.1-10mL h^-1，静电纺丝的针头到接收器的距离5-30cm，静电纺丝时间为1-100h。

优选的，所述氧化处理的条件为：

将所述多孔NiCo₂O₄/C纳米纤维前驱体，以1-10℃min^-1的升温速度逐步升温至150-300℃，并恒温0.5-5h。