[发明专利]Sex

说明书

本发明涉及一种Se_xS_y@PC@Ni/SiO₂复合材料的合成方法及应用，将酚醛树脂@硅酸镍放入管式炉中，在管式炉中通入H₂/Ar混合气体，升温至500‑550℃，保温一定时间，可以得到多孔碳@金属镍纳米颗粒均匀镶嵌的二氧化硅空心球复合物(PC@Ni/SiO₂)。将合成的PC@Ni/SiO₂复合物与Se粉、S粉按照一定比例混合后放入研钵，研磨后，加入高压釜中，将高压釜放入烘箱中于240℃保温24h，然后冷却至室温，得到Se_xS_y@PC@Ni/SiO₂复合材料。本发明方法工艺简单、条件温和，制备出的Se_xS_y@PC@Ni/SiO₂复合材料具有优良的电化学性能，是非常有发展潜力的新型锂离子电池(Li‑Se_xS_y)正极活性材料。

技术领域

本发明涉及新型锂离子电池(Li-Se_xS_y)正极材料的制备领域，具体涉及一种Se_xS_y@PC@Ni/SiO₂复合材料的合成方法及应用。

背景技术

锂离子电池作为一种清洁、高效的新型储能设备，对于缓解人类社会所面临的能源危机和环境污染问题具有极其重要的意义，并已在便携式电子设备上得到了广泛应用。

随着人们对电动汽车等需求的不断增加，现有锂离子电池的能量密度已经不能满足要求，开发具有高能量密度和环境友好的新型二次电池是大势所趋。锂硫(Li-S)电池因其具有高的理论质量比能量(2567Wh/kg)和体积比容量(3467mAh/cm³)而备受关注。虽然硫资源丰富、环境友好且价格低廉，但是硫的导电性极差，嵌锂过程中体积膨胀大(体积膨胀大约77.6％)，而且在充放电过程中产生的多硫离子会溶解在电解液中。硒和硫处于同一主族，具有相似的化学性质，且具有较高的导电性，有利于提高电极材料的利用率和功率密度。Li-Se电池虽然具有很大的发展空间，但是Se的成本太高，不利于降低电池成本。而Se和S可以无限互溶形成Se_xS_y固溶体，如果将硒硫混合物(Se_xS_y)作为锂离子电池的电极材料，这种新型的电极材料同时具备单质S和Se的优点，既具有高的质量比能量，又具有相对高的导电性，在降低电极材料成本的同时，保持了优异的电化学性能。但是在利用新型电极材料Se_xS_y作为锂离子电池的正极材料时，目前仍面临一些主要如下的问题：①导电率低；②存在穿梭效应；③在充放电过程中体积膨胀。

为了解决上述问题，研究者们将Se_xS_y与多孔碳材料复合。碳材料的引入虽然能够提高Se_xS_y的导电性，抑制多硫(S_n^2-)和多硒化物(Se_n^2-)的穿梭效应，缓解体积膨胀，但是由于碳是非极性材料，主要依靠物理吸附阻止活性组分(S_n^2-,Se_n^2-)向外溶出，而这种物理作用比较弱，不能有效将活性组分限制在碳材料内部。如果将极性材料和非极性碳材料复合，将有效结合极性、非极性物质的优点，利用二者的协同效应，在提高导电性的同时，能够增强对多硫化物的限域效应，另外研究结果表明，此类复合物表现出良好的循环稳定性和倍率性能。

发明内容