[发明专利]一种热电池用单相正极材料及其制备方法、应用

摘要

本发明公开了一种热电池用单相正极材料，所述正极材料的分子式为Fe_xCo_1‑xS₂，其中0.2≤x≤0.8，所述正极材料的晶型为纯相的立方晶型，形貌为八面体形，平均尺寸为200～300nm。本发明还提供一种上述热电池用单相正极材料的制备方法及应用。本发明在FeS₂晶体结构中通过掺杂引入Co元素，形成单相Fe_xCo_1‑xS₂，其晶型为单相八面体结构，无杂相，材料的倍率性能和循环稳定性优异，显示出了优异的电化学性能。本发明通过水热法制备Fe_xCo_1‑xS₂，其制备方法简单，条件温和，成本低，通过利用Na₂S将难溶于水的单质S粉转入溶液，增大单质S的反应限度，从而简化纯化过程，易于实现工业化。

主权项

1.一种热电池用单相正极材料的制备方法，所述正极材料的分子式为Fe_xCo_1‑xS₂，其中0.2≤x≤0.8，所述正极材料的晶型为纯相的立方晶型，形貌为八面体形，平均尺寸为200～300nm，其特征在于，包括以下步骤：(1)将硫化钠、单质S粉加入到去离子水中混合均匀得到悬浊液，然后将该悬浊液加热使S粉完全溶解，得到多硫化钠溶液A；(2)将钴盐、亚铁盐和硫脲一起溶解于去离子水中，得到混合溶液B；(3)将步骤(1)和步骤(2)中得到的溶液A、B一起转移至水热反应釜中进行水热反应，调节反应体系的pH值，加热反应，再将得到的产物进行洗涤、干燥，即得到上述热电池用正极材料；其中，所述硫化钠和单质S粉的摩尔量相等，并控制生成的多硫化钠浓度为0.1～0.2mol/L；所述钴盐与亚铁盐的阴离子基团保持相同；所述钴盐与亚铁盐的阳离子总摩尔浓度为0.1～0.2mol/L，且所述硫脲的摩尔浓度为阳离子总摩尔浓度的2倍；控制所述多硫化钠的摩尔量与阳离子总摩尔量相同；所述步骤(3)中，反应体系的pH值控制在8～10，加热反应时控制反应温度为160～200℃，控制反应时间为12～18h。