一種基于火山巖的鋰硫電池正極材料及其制備和應(yīng)用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于火山巖的鋰硫電池正極材料及其制備和應(yīng)用方法，該正極材料以火山巖粉末為骨架，將單質(zhì)硫注入火山巖孔中得到載硫復(fù)合材料，再對(duì)該載硫復(fù)合材料進(jìn)行導(dǎo)電物質(zhì)包覆。由于火山巖減少了多硫化物的溶解，抑制硫在充放電過程的體積膨脹，導(dǎo)電物質(zhì)包覆則大大增強(qiáng)了材料的導(dǎo)電性，提高了鋰硫電池的容量。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，并且火山巖屬于天然的環(huán)保材料，成本低廉，利于鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化。同時(shí)，火山巖的引入也推動(dòng)了非金屬礦物的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與升級(jí)。
【專利說明】一種基于火山巖的鋰硫電池正極材料及其制備和應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新能源材料領(lǐng)域，特別是涉及一種基于火山巖的鋰硫電池正極材料及其制備和應(yīng)用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重和能源危機(jī)的不斷加劇，高能量密度、低成本的可再生能源系統(tǒng)的開發(fā)逐漸成為人們研究的重點(diǎn)。由于單質(zhì)硫具有高比容量、價(jià)格低、環(huán)境友好以及密度輕等特點(diǎn)，被認(rèn)為是一種優(yōu)良的鋰電池正極材料。鋰硫電池以單質(zhì)硫作為正極反應(yīng)物質(zhì)，金屬鋰作為負(fù)極，理論能量密度能達(dá)到2600Wh/kg。與傳統(tǒng)的鋰離子電池相比，鋰硫電池能夠?qū)崿F(xiàn)其3到5倍的能量密度，因而成為人們當(dāng)前關(guān)注的焦點(diǎn)。
[0003]盡管如此，鋰硫電池依舊存在以下三個(gè)方面的問題:(1)鋰硫電池充放電過程產(chǎn)生的多硫化鋰易溶于有機(jī)電解液，使電極的活性物質(zhì)逐漸減少，且由于穿梭原理，溶解的多硫化鋰會(huì)穿過隔膜達(dá)到電池的負(fù)極鋰片上，生成的硫化鋰等產(chǎn)物導(dǎo)電性差且不溶解，從而引起電池負(fù)極的腐蝕和電池內(nèi)阻的增加，導(dǎo)致電池的循環(huán)性能變差，容量逐步衰減。(2)硫的導(dǎo)電性差，不利于電池的高倍率性能，正極為100%硫的Li/S電池在室溫時(shí)不可能充放電，這是因?yàn)榱虻碾x子導(dǎo)電性和電子導(dǎo)電性都很低，導(dǎo)致電極中硫的電化學(xué)性能不佳及利用率低等問題，一般將硫與碳或其他導(dǎo)電材料復(fù)合可以解決其導(dǎo)電差的問題。(3)硫在充放電過程中，體積的擴(kuò)大縮小非常大，有可能導(dǎo)致電池?fù)p壞，因?yàn)樵谘h(huán)過程中，鋰硫電池中硫電極的體積形變高達(dá)22%，可能使硫電極內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋。這種微裂紋的存在及絕緣相Li2S在裂紋處的生成破壞了電極的整體性，最終加劇鋰硫電池的容量衰減。
[0004]目前，為了克服鋰硫電池容量衰減的問題，人們主要從以下三個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn):
(1)抑制多硫化物過多的溶解，主要通過設(shè)計(jì)導(dǎo)電相的結(jié)構(gòu)使其具有吸附多硫化物的能力，或者改進(jìn)電池的電解液體系；(2)添加一種或多種電子導(dǎo)體與硫復(fù)合達(dá)到提高導(dǎo)電性的目的；(3)鋰負(fù)極的保護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一是提供一種正極材料，其首次成功采用火山巖載硫材料制備鋰硫電池正極，還提供了該材料的制備和應(yīng)用方法。該材料能夠減少多硫化物的溶解并抑制硫在充放電過程中的體積膨脹，改善鋰硫電池的循環(huán)性能，而且與一般的人工合成的多孔載硫材料制備的正極相比，性能要優(yōu)越得多。此外，火山巖的價(jià)格低廉、量大，而且由于是天然產(chǎn)物，無需合成，獲取方便。
[0006]本發(fā)明的目的之二還是提供一種正極材料及其應(yīng)用方法，是在火山巖載硫材料基礎(chǔ)上包覆導(dǎo)電物質(zhì)，增強(qiáng)了材料的導(dǎo)電性，提高了鋰硫電池的容量，比一般的包覆導(dǎo)電物質(zhì)的人工合成多孔載硫材料制備的正極性能好出很多。
[0007]—種基于火山巖的鋰硫電池正極材料,是以火山巖粉末材料為骨架,將單質(zhì)硫注入火山巖孔中得到的載硫復(fù)合材料。優(yōu)選單質(zhì)硫與火山巖的質(zhì)量比例不超過1。[0008]火山巖粉末粒徑范圍小于200 μ m ;優(yōu)選150nm_800nm。
[0009]所述的基于火山巖的鋰硫電池正極材料，還可以再對(duì)所述的載硫復(fù)合材料進(jìn)行導(dǎo)電物質(zhì)包覆。
[0010]所述的導(dǎo)電物質(zhì)包括金屬元素或?qū)щ娋酆衔铩?br> [0011]金屬元素包括:銀、銅、金、鋁、鑰、鎢、鋅、鎳、鐵、鉬或錫；導(dǎo)電聚合物包括:聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撐、聚苯撐乙烯、聚雙炔。包覆的導(dǎo)電物質(zhì)厚度為10nm-10 μ m ;優(yōu)選 50_200nm。
[0012]一種基于火山巖的鋰硫電池正極材料的制備方法，包括以下步驟:
[0013]1)預(yù)處理火山巖:對(duì)粒徑范圍小于200 μ m的火山巖粉末用去離子水進(jìn)行清洗，再對(duì)其超聲振蕩l_2h ;然后放進(jìn)烘箱中85-100°C干燥10-24h ;將火山巖粉末加入1-lOmol/LHC1溶液中酸洗處理l_2h，清洗；將火山巖粉末在真空條件下在100-150°C保溫l_2h，在真空條件下冷卻至室溫，得到純化后的火山巖粉末材料；
[0014]2)注硫:采用真空熱處理法、保護(hù)氣氛熱處理法、化學(xué)法、溶劑交換法中的一種對(duì)火山巖粉末進(jìn)行注硫。
[0015]步驟2)中真空熱處理法的步驟如下:a、真空狀態(tài)下熔融單質(zhì)硫注入火山巖粉末的孔隙中山、然后繼續(xù)在真空狀態(tài)下加熱將火山巖表面多余的硫升華，冷卻至室溫，干燥。
[0016]步驟a中，真空熔融注硫工藝的真空度范圍在0.l-100Pa，單質(zhì)硫在真空中液化的反應(yīng)溫度在40-100°C，反應(yīng)時(shí)間l_3h ;步驟b中，真空度范圍在0.l-100Pa，氣化的反應(yīng)溫度在 60°C _120°C，反應(yīng)時(shí)間 10-30min。
[0017]所述的基于火山巖的鋰硫電池正極材料的制備方法，繼續(xù)將單質(zhì)硫注入火山巖孔中得到的載硫復(fù)合材料包覆導(dǎo)電物質(zhì)，包覆的導(dǎo)電物質(zhì)厚度為lOnm-lOym ;優(yōu)選50_200nm。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0019]1、本發(fā)明將火山巖這種非金屬礦物材料應(yīng)用于鋰硫電池乃至整個(gè)電池領(lǐng)域在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)、新聞資訊中未見相關(guān)報(bào)道。本發(fā)明通過采用天然廉價(jià)的火山巖粉末作為骨架材料所制備得到的鋰硫電池正極材料，能有效抑制硫在充放電過程中的體積膨脹并減少多硫化物的溶解。而且火山巖是含有豐富的鈉、鎂、鋁、硅、鈣、錳、鐵、磷、鎳、鈷等幾十種元素的復(fù)雜結(jié)構(gòu)形態(tài)的礦物質(zhì)，將其用于制備鋰硫電池的正極，有著以下意料不到的技術(shù)效果，1)發(fā)明人驚喜的發(fā)現(xiàn)本發(fā)明采用火山巖載硫正極材料的性能遠(yuǎn)優(yōu)于多孔炭載硫材料制備的正極，2)本發(fā)明采用火山巖載硫正極材料的性能與包覆了導(dǎo)電物質(zhì)的多孔炭載硫材料制備的正極性能基本持平，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員沒有意料得到的；3)包覆了導(dǎo)電物質(zhì)的火山巖載硫正極材料的性能也遠(yuǎn)優(yōu)于包覆導(dǎo)電物質(zhì)的多孔炭載硫材料制備的正極。參見本發(fā)明數(shù)據(jù):采用本發(fā)明制備的火山巖載硫復(fù)合正極材料與鋰負(fù)極組裝成扣式電池(實(shí)施例1)，室溫條件下在0.2C恒流充放電時(shí)，首次放電比容量達(dá)到1050.4mAh/g，循環(huán)200次后容量保持在770.5mAh/g,容量保持率達(dá)到73.3%。與一般的人工合成的多孔炭載硫材料制備的正極(對(duì)比例1的三個(gè)數(shù)據(jù)，955.3,647.4,67.8%)相比，性能要優(yōu)越的多，與包覆了導(dǎo)電物質(zhì)的多孔炭載硫材料制備的正極(對(duì)比例2的三個(gè)數(shù)據(jù)，1055.1,791.6、75%)相比，基本持平。而本發(fā)明包覆了導(dǎo)電物質(zhì)的火山巖載硫材料，進(jìn)一步增強(qiáng)了材料的導(dǎo)電性，提高了鋰硫電池的容量，本發(fā)明實(shí)施例2、3、4均是包覆了導(dǎo)電材料的，其性能數(shù)據(jù)明顯優(yōu)于對(duì)比文件2包覆導(dǎo)電物質(zhì)的多孔炭載硫材料。
[0020]2、原料豐富且價(jià)格低廉。目前市場(chǎng)上普通的多孔碳材料價(jià)格約在5000元/噸，而火山巖作為一種天然的非金屬礦物材料，免去了其他材料復(fù)雜的加工制備工藝。并且，火山巖原石的市場(chǎng)價(jià)格約為600元/噸，加工成粉末后的價(jià)格也僅為1500元/噸左右，用作鋰硫電池正極中的骨架材料具有很大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。
[0021]3、制備工藝簡(jiǎn)單。
[0022]綜上所述，火山巖是非金屬礦物材料中的一種，是價(jià)格便宜的天然綠色環(huán)保材料，將其作為載硫復(fù)合體應(yīng)用到鋰硫電池領(lǐng)域，能夠減少多硫化物的溶解并抑制硫在充放電過程中的體積膨脹，改善鋰硫電池的循環(huán)性能。本發(fā)明通過將火山巖與硫進(jìn)行復(fù)合，制備了可用于鋰硫電池的正極材料，所裝配的鋰硫電池容量高、循環(huán)性能好。并且采用導(dǎo)電物質(zhì)包覆的手段提高了正極材料的導(dǎo)電性，從而提升了活性物質(zhì)利用率，有效抑制了鋰硫電池容量衰減的問題，有利于鋰硫電池的產(chǎn)業(yè)化。目前，國(guó)內(nèi)外未見火山巖用作電池電極材料的相關(guān)報(bào)道。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的導(dǎo)電物質(zhì)包覆的火山巖載硫材料的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1火山巖粉末材料，圖中2為注入火山巖孔隙中的硫，圖中3為包覆厚度可控的導(dǎo)電物質(zhì)；
[0024]圖2是按照實(shí)施例1得到的鋰硫電池200次放電容量曲線圖；
[0025]圖3是按實(shí)施例2得到的鎳包覆的火山巖載硫材料的SEM圖；
[0026]圖4是按實(shí)施例2得到的鎳包覆的火山巖載硫材料的熱重曲線圖；
[0027]圖5是按實(shí)施例2得到的鋰硫電池首次充放電平臺(tái)圖；
[0028]圖6是按實(shí)施例2得到的鋰硫電池200次放電容量曲線圖；
[0029]圖7是按實(shí)施例3得到的鋰硫電池倍率圖；
[0030]圖8是按實(shí)施例3得到的鋰硫電池200次放電容量曲線圖；
[0031 ]圖9是按實(shí)施例3得到的鋰硫電池倍率圖；
[0032]圖10是按實(shí)施例4得到的鋰硫電池200次放電容量曲線圖；
[0033]圖11是按實(shí)施例4得到的鋰硫電池倍率圖；
[0034]圖12是按對(duì)比例1得到的鋰硫電池200次放電容量曲線圖；
[0035]圖13是按對(duì)比例2得到的鋰硫電池200次放電容量曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，但不限制本發(fā)明的范圍。
[0037]以下實(shí)施例和對(duì)比例中所用的單質(zhì)硫?yàn)樯A硫，顆粒度為10nm-l μ m，極片制備中硫基復(fù)合活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑質(zhì)量比7:2:1，其中導(dǎo)電劑為乙炔碳黑，粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯，溶劑為N-甲基吡咯烷酮，集流體為鋁箔。
[0038]實(shí)施例1
[0039]預(yù)處理火山巖粉末:選取粒徑小于5 μ m火山巖粉末，用去離子水進(jìn)行清洗，再將清洗后的火山巖進(jìn)行超聲振蕩lh，接著在烘箱中85°C干燥24h。將火山巖加入lOmol/L HC1溶液中酸洗處理2h，然后進(jìn)行預(yù)活化，將火山巖粉末在真空條件下在100°C保溫2h，在真空條件下冷卻至室溫，得到純化后的火山巖粉末材料。
[0040]將上述預(yù)處理后火山巖粉末材料與單質(zhì)硫1:1均勻混合，放置于石英舟中，在真空度為lOOPa的條件下以2V /min加熱至100°C，恒溫2h，再繼續(xù)將混合樣品以2V /min的升溫速率加熱至120°C，恒溫0.5h，保持該真空條件并再以2V /min的降溫速率降至室溫。將樣品進(jìn)一步研磨，干燥，制得火山巖載硫材料。
[0041]實(shí)施例2
[0042]選用實(shí)施例1中得到的火山巖載硫材料，進(jìn)行鎳包覆火山巖載硫材料的制備:對(duì)火山巖載硫材料進(jìn)行預(yù)處理，以保證包覆金屬包覆均勻，具有良好的附著力。
[0043]1.除油:取5g火山巖載硫材料于200ml乙醇溶液中，加入100ml 37%的HC1，超聲振蕩20min，溫度30°C，用去離子水清洗至pH為中性，濾干。
[0044]2.敏化:將上述火山巖載硫材料在10g/L SnCl2.2H20+40g/L HCL溶液中進(jìn)行敏化處理30min,去離子水清洗,濾干。
[0045]3.活化:將敏化后火山巖載硫材料在0.5g/L PdCl2+0.25mL HC1溶液中活化處理30min,去離子水清洗,濾干。
[0046]4.還原:將活化后的火山巖載硫材料在3%次磷酸鈉溶液中浸0.5-2min,去離子水
清洗，濾干。
[0047]5.化學(xué)鍍鎳包覆:
[0048]化學(xué)鍍鎳鍍液主要成分為:
[0049]25g/L NiS04.6H20，20g/L NaH2P02.H20，25g/L NaC2H302 和 15g/L Na3C6H707.2H20
[0050]表面活性劑適量。
[0051]pH用氨水調(diào)解至8.2。
[0052]將還原后的火山巖載硫材料放入上述化學(xué)鍍鎳鍍液中，化學(xué)鍍溫度86°C，時(shí)間60s，再經(jīng)過過濾干燥，得到鎳包覆的火山巖載硫材料。
[0053]在敏化、活化、化學(xué)鍍鎳過程中一直采用超聲振蕩。
[0054]在上述條件下，制得鍍覆厚度約為160nm的鎳包覆火山巖載硫材料。
[0055]圖3是實(shí)施例2制得的鎳包覆火山巖載硫材料的SEM圖。
[0056]實(shí)施例3
[0057]預(yù)處理火山巖粉末的工藝過程與實(shí)施例1相同。
[0058]將預(yù)處理后火山巖粉末材料與單質(zhì)硫1:1均勻混合，放置于石英舟中，在通入Ar氣的管式爐中加熱至155°C，恒溫12h，繼續(xù)將混合樣品加熱至160°C，恒溫6h，保持該保護(hù)氣氛條件并冷卻至室溫。將樣品進(jìn)一步研磨，干燥，制得火山巖載硫材料。
[0059]銅包覆火山巖載硫材料的制備:除了還原和化學(xué)鍍覆采用下面的溶液組成和工藝夕卜，通過與實(shí)施例2相同的步驟制備。
[0060]還原:將活化后的火山巖載硫材料在10%甲醛溶液中浸0.5-2min,去離子水清洗，濾干。
[0061]化學(xué)鍍銅包覆:
[0062]化學(xué)鍍銅鍍液主要成分為:
[0063]25g/L CuS04.5H20，40g/L NaKC4H402.4H20, lOg/L Na2C03 和 lOml/L HCH0 (37%)。
[0064]表面活性劑適量。[0065]pH用氨水調(diào)解至1L 8。
[0066]將還原后的火山巖載硫材料放入上述化學(xué)鍍銅鍍液中，化學(xué)鍍溫度25°C，時(shí)間60s，再經(jīng)過過濾干燥，得到銅包覆的火山巖載硫材料。
[0067]在敏化、活化、化學(xué)鍍銅過程中一直采用超聲振蕩。
[0068]在上述條件下，制得鍍覆厚度約為150nm的銅包覆火山巖載硫材料。
[0069]實(shí)施例4
[0070]預(yù)處理火山巖粉末的工藝過程與實(shí)施例1相同。
[0071]取2g Na2S于100ml的燒杯中，加入一定量的蒸餾水形成Na2S溶液。然后將3g升華硫加入到Na2S溶液中然后用磁力攪拌器在室溫下攪拌2h。通過硫的溶解，溶液從淺黃色轉(zhuǎn)變?yōu)槌壬?，得到多硫化鈉溶液。
[0072]將1.5g的預(yù)處理后火山巖材料加入到1L的NMP中，50°C超聲振蕩5h，加入適量的十六烷基三甲基溴銨以增加火山巖的表面活性，形成一個(gè)穩(wěn)定的火山巖溶液。然后，將上述合成的的多硫化鈉溶液混合加入到上述火山巖溶液中，超聲振蕩2h，將混合溶液滴加到2mol/L的HC00H溶液中，得到硫化后的火山巖沉淀。將過濾后沉淀用丙酮和蒸餾水各清洗3次，將沉淀樣品置于干燥箱中50°C恒溫72h，得到火山巖載硫材料。
[0073]聚吡咯包覆火山巖載硫材料的制備:
[0074]稱取上述制備的4.0g火山巖載硫材料，加入200ml乙醇溶液中，加入適量十六烷基三甲基溴化銨，磁力攪拌6h，以增強(qiáng)火山巖的表面活性。
[0075]將0.5g聚吡咯加入到上述溶液中，磁力攪拌12h，將溶液抽濾，用乙醇和去離子水各清洗3次。
[0076]放入干燥箱中60°C恒溫24h，得到聚合物包覆的火山巖載硫材料。
[0077]對(duì)比例1
[0078]預(yù)處理多孔碳粉末材料。選取粒徑小于5μπι多孔碳粉末，采用實(shí)施例1中的預(yù)處理工藝對(duì)多孔碳材料進(jìn)行處理。
[0079]將上述預(yù)處理后多孔碳粉末材料與單質(zhì)硫1:1均勻混合，放置于石英舟中，在真空度為lOOPa的條件下以2V /min加熱至100°C，恒溫2h，再繼續(xù)將混合樣品以2V /min的升溫速率加熱至120°C，恒溫0.5h，保持該真空條件并再以2V /min的降溫速率降至室溫。將樣品進(jìn)一步研磨，干燥，制得多孔碳載硫材料。
[0080]對(duì)比例2
[0081]預(yù)處理多孔碳粉末材料。選取粒徑小于5μπι多孔碳粉末，采用實(shí)施例1中的預(yù)處理工藝對(duì)多孔碳材料進(jìn)行處理。
[0082]將上述預(yù)處理后多孔碳粉末材料與單質(zhì)硫1:1均勻混合，放置于石英舟中，在真空度為lOOPa的條件下以2V /min加熱至100°C，恒溫2h，再繼續(xù)將混合樣品以2V /min的升溫速率加熱至120°C，恒溫0.5h，保持該真空條件并再以2V /min的降溫速率降至室溫。將樣品進(jìn)一步研磨，干燥，制得多孔碳載硫材料。
[0083]銅包覆多孔碳載硫材料的制備。銅包覆多孔碳載硫材料的制備與上述實(shí)施例3中銅包覆火山巖載硫材料的工藝過程相同。
[0084]將實(shí)施例1，2，3，4和對(duì)比例1，2所制得的復(fù)合正極材料、導(dǎo)電炭黑、聚偏氟乙烯(PVDF)按照70:20:10的質(zhì)量比均勻混合，加入適量NMP，然后涂覆在鋁箔集流體上，干燥后壓片得到一種鋰硫電池正極片，稱重后放入氬氣氣氛的手套箱中組裝扣式鋰硫電池，鋰片作負(fù)極，電解液為lmol/L的LiTFSI/DOL:DEM(l: 1體積比，D0L:1，3-二氧戊環(huán)；DME:乙二醇二甲醚)，隔膜采用Celgard2400，殼體采用CR2032。將裝配好的電池放置24h后進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試，測(cè)試溫度為室溫，測(cè)試倍率為0.2C，測(cè)試電壓范圍為1.0-3.0V。本發(fā)明所述比容量的計(jì)算是按正極材料中硫的含量為基準(zhǔn)計(jì)算的比容量，測(cè)試結(jié)果如下表1所示。
[0085]表1
[0086]
【權(quán)利要求】
1.一種基于火山巖的鋰硫電池正極材料，其特征在于，是以火山巖粉末材料為骨架，將單質(zhì)硫注入火山巖孔中得到的載硫復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于火山巖的鋰硫電池正極材料，其特征在于，火山巖粉末粒徑范圍小于200 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于火山巖的鋰硫電池正極材料，其特征在于，再對(duì)所述的載硫復(fù)合材料進(jìn)行導(dǎo)電物質(zhì)包覆；所述的導(dǎo)電物質(zhì)包括金屬元素或?qū)щ娋酆衔铩?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于火山巖的鋰硫電池正極材料，其特征在于，金屬元素包括:銀、銅、金、招、鑰、鶴、鋅、鎳、鐵、鉬或錫；導(dǎo)電聚合物包括:聚乙炔、聚噻吩、聚批咯、聚本胺、聚本撐、聚本撐乙纟布、聚雙塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于火山巖的鋰硫電池正極材料，其特征在于，包覆的導(dǎo)電物質(zhì)厚度為ΙΟηηι-ΙΟμηι。
6.一種基于火山巖的鋰硫電池正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:1)預(yù)處理火山巖:對(duì)粒徑范圍小于200μ m的火山巖粉末用去離子水進(jìn)行清洗，再對(duì)其超聲振蕩l_2h ;然后放進(jìn)烘箱中85-100°C干燥10-24h ;將火山巖粉末加入l_10mol/L HC1溶液中酸洗處理l_2h，清洗；將火山巖粉末在真空條件下在100-150°C保溫l_2h，在真空條件下冷卻至室溫，得到純化后的火山巖粉末材料；2)注硫:采用真空熱處理法、保護(hù)氣氛熱處理法、化學(xué)法、溶劑交換法中的一種對(duì)火山巖粉末進(jìn)行注硫。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于火山巖的鋰硫電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟2)中真空熱處理法的步驟如下:a、真空狀態(tài)下熔融單質(zhì)硫注入火山巖粉末的孔隙中；b、然后繼續(xù)在真空狀態(tài)下加熱將火山巖表面多余的硫升華，冷卻至室溫，干燥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于火山巖的鋰硫電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟a中，真空熔融注硫工藝的真空度范圍在0.l-100Pa，單質(zhì)硫在真空中液化的反應(yīng)溫度在40-100°C，反應(yīng)時(shí)間l_3h;步驟b中，真空度范圍在0.l-100Pa，氣化的反應(yīng)溫度在60。。_120°C，反應(yīng)時(shí)間 10-30min。
9.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的基于海泡石的鋰硫電池正極材料的應(yīng)用方法，其特征在于，所述的材料用于制備鋰硫電池的正極。
【文檔編號(hào)】H01M4/62GK103715402SQ201310698780
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】謝淑紅, 潘俊安, 潘勇, 成娟娟, 歐云, 徐海平, 劉麗媚, 伍成 申請(qǐng)人:湘潭大學(xué)