[发明专利]一种复合纳米结构双效固硫锂硫电池正极材料的制备方法

摘要

本发明基于纳米管结构作为支撑，在纳米管内通过水热反应生长纳米片形成物理阻隔，再加入有机配体进行化学配位，从而实现物理化学双重固硫结构，再通过二硫化碳注硫，将硫注入纳米管中得到该锂硫电池正极材料。该复合纳米结构通过物理与化学固硫双管齐下，从而实现高效固硫的目的，本发明制备方法具有原料易得、工艺简单、操作方便、成本低廉、环境友好等优点，整个反应过程对制备设备要求低，利于工业化生产，制备的材料能有效抑制多硫化物的穿梭效应，提高锂硫电池的循环寿命，缓解体积膨胀，提高其电化学性能，进一步应用于新能源领域。 1

主权项

1.一种复合纳米结构双效固硫锂硫电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将一定比例的硫源及金属盐置于一定体积的短链醇中，磁力搅拌30～90分钟形成澄清溶液，然后加入纳米管A，在150～200℃下反应12～36小时得到硫化物纳米片B修饰的纳米管A₁。

(2)将一定浓度的有机配体加入步骤(1)所得的纳米管A₁中，抽真空10～30min后，将纳米管转移到鼓风干燥箱中，在60～80℃下干燥1～3小时得到配体C进一步修饰的纳米管A₂。

(3)将单质硫溶于二硫化碳中，超声分散形成悬浊液，通过抽真空的方式将上述悬浊液抽到纳米管A₂中，蒸干溶剂后放入马弗炉中155～245℃低温热处理12～24小时后，自然冷却至室温后便得到该复合材料。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述硫源为硫代乙酰胺，硫代硫酸钠，多硫化钠，过硫酸铵，硫脲中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属盐为氯化亚锡，四氯化锡，草酸亚锡，乙酸镍，硫酸镍，硝酸镍，正丁醇镍，乙酸钴，硫酸钴，硝酸钴，正丁醇钴，乙酸锰，硫酸锰，硝酸锰，正丁醇锰中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述硫源与金属盐的摩尔比为(3～6):1。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述短链醇为乙醇，正丙醇，异丙醇，正丁醇，异丁醇中的一种或几种混合溶剂。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述纳米管为碳纳米管，二氧化钛纳米管，氧化钒纳米管，氧化钽纳米管，氧化铌纳米管，硅纳米管中的一种或几种混合溶剂。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述有机配体为半胱胺酸，甘氨酸，硫代乙醇酸，L‑半胱氨酸，乙二胺，乙二胺四乙酸，3‑氨基‑5‑甲基苯酚，5‑乙酰基‑2‑羟基苯甲酰胺，对羟基苯胺，2‑氨基‑5‑羟基苯甲酸，多巴胺，对乙酰氨基苯酚的一种或几种。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的反应温度为150～200℃；反应时间为12～36小时。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的马弗炉中反应温度为155～245℃；干燥时间为12～24小时。