向硫代亞碲酸鈉溶液中加入0.08g表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨和1.0g碳纖維，攪拌0.5h，攪拌均勻后將該混合液置于超聲波清洗器中以60W的功率超聲振蕩lh，在溶液中加入3.1lg質(zhì)量濃度為60%的稀硝酸，并置于磁力攪拌器中攪拌，使硫代亞碲酸鈉分解生成的硫化碲沉積到碳材料孔道中得到硫化碲/碳復合材料，過濾分離，得到硫化碲/碳復合材料及濾液；將得到的硫化碲/碳復合材料用蒸餾水洗至中性，在80°C下真空干燥，得到含硫化碲質(zhì)量百分比為69.06%的硫化碲/碳復合材料。
[0058]硫化碲/碳復合材料的電化學性能測試:
[0059]將對比例2所制得的硫化碲/碳復合材料、粘結(jié)劑(PVDF)、導電炭黑按質(zhì)量比7:I:2均勻混合，混合后向其中滴加適量溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)，然后將其研磨成均勻漿料后涂覆在鋁箔集流體上，在60°C下真空干燥12小時。干燥后將其沖壓成直徑為1mm的電極片。然后以該電極片為正極，以金屬鋰片為負極，在充滿氬氣的手套箱中組裝成CR2025扣式電池，在室溫(25°C )以200mA/g進行恒流充放電測試，首次放電比容量為1110mAh/g，100次循環(huán)后小于600mAh/g，100次放電容量曲線如圖8所示。
[0060]實施例6
[0061]在90°C下，向10.9g的質(zhì)量濃度為40%的多硫化鈉水溶液中加入3.8g碲粉，生成硫代亞碲酸鈉溶液；然后依次向硫代亞碲酸鈉溶液中加入0.07g表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)和0.9g碳納米管，攪拌0.5h，攪拌均勻后將該混合液置于超聲波清洗器中以150W的功率超聲振蕩lh，在溶液中加入6.21g質(zhì)量濃度為60%的稀硝酸，并置于磁力攪拌器中攪拌，使硫代亞碲酸鈉分解生成的硫化碲沉積到碳材料孔道中得到硫化碲/碳復合材料，過濾分離，得到硫化碲/碳復合材料及濾液；將得到的硫化碲/碳復合材料用蒸餾水洗至中性，在80°C下真空干燥，得到含硫化碲質(zhì)量百分比為86.05%的硫化碲/碳復合材料。
[0062]硫化碲/碳復合材料的電化學性能測試:
[0063]將實施例6所制得的硫化碲/碳復合材料、粘結(jié)劑(PVDF)、導電炭黑按質(zhì)量比7:1:2均勻混合，混合后向其中滴加適量溶劑(NMP)，然后將其研磨成均勻漿料后涂覆在鋁箔集流體上，在60°C下真空干燥12小時。干燥后將其沖壓成直徑為1mm的電極片。以金屬鋰片為負極，在充滿氬氣的手套箱中組裝成CR2025扣式電池，在室溫(25°C)以200mA/g進行恒流充放電測試，首次放電比容量為1430mAh/g，100次循環(huán)后大于680mAh/g。
[0064]對比例3
[0065]在常溫下，分別稱取0.7g硫粉和0.3g碳納米管，混合后放置于瓷舟中，在155°C氬氣氣氛下保溫12h。冷卻至室溫后得含硫質(zhì)量百分比為70%的硫/碳復合材料。
[0066]硫/碳復合材料的電化學性能測試:
[0067]將對比例3所制得的硫/碳復合材料、粘結(jié)劑(PVDF)、導電炭黑按質(zhì)量比7:1:2均勻混合，混合后向其中滴加適量溶劑(NMP)，然后將其研磨成均勻漿料后涂覆在鋁箔集流體上，在60°C下真空干燥12小時。干燥后將其沖壓成直徑為1mm的電極片。以金屬鋰片為負極，在充滿氬氣的手套箱中組裝成CR2025扣式電池，在室溫(25°C)以200mA/g進行恒流充放電測試，首次放電比容量為490mAh/g，100次循環(huán)后小于300mAh/g，100次放電容量曲線如圖9所示。
[0068]對比例4
[0069]在常溫下，分別稱取0.7g硫化碲和0.3g碳納米管，混合后放置于瓷舟中，在300°C氬氣氣氛下保溫12h。冷卻至室溫后得到含硫化碲質(zhì)量百分比為70%的硫化碲/碳復合材料。
[0070]硫化碲/碳復合材料的電化學性能測試:
[0071]將對比例4所制得的硫化碲/碳復合材料、粘結(jié)劑(PVDF)、導電炭黑按質(zhì)量比7:1:2均勻混合，混合后向其中滴加適量溶劑(NMP)，然后將其研磨成均勻漿料后涂覆在鋁箔集流體上，在60°C下真空干燥12小時。干燥后將其沖壓成直徑為1mm的電極片。以金屬鋰片為負極，在充滿氬氣的手套箱中組裝成CR2025扣式電池，在室溫(25°C)以200mA/g進行恒流充放電測試，首次放電比容量為1010mAh/g，100次循環(huán)后小于500mAh/g，100次放電容量曲線如圖10所示。
【主權(quán)項】
1.一種鋰電池正極復合材料，其特征在于，所述正極復合材料為硫化碲/碳復合材料，該材料通過將碲粉溶解在多硫化鈉水溶液中，得到硫代亞碲酸鈉溶液后，再向其中加入表面活性劑和碳材料，超聲振蕩后加入稀酸，沉淀，分離，洗滌，干燥后得到；所得硫化碲/碳復合材料中的碳材料的孔道內(nèi)填充了納米硫化碲，形成硫化碲/碳復合材料，該硫化碲/碳復合材料中硫化碲的質(zhì)量百分數(shù)為70% -90%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述硫化碲/碳復合材料通過以下步驟得到: 步驟1:將碲粉溶解在多硫化鈉水溶液中，加熱到50?90°C至溶液成為無色，過濾除去未溶解的殘渣，得到硫代亞碲酸鈉溶液； 步驟2:向步驟I中所得硫代亞碲酸鈉溶液中加入表面活性劑和碳材料，攪拌均勻后將其置于超聲波清洗器中超聲振蕩0.5?2小時，再向其中加入稀酸，沉淀，分離，洗滌至中性，在60?110°C溫度下真空干燥，得到硫化碲/碳復合材料； 其中，所述多硫化鈉水溶液為Na2S2和Na 2S3的混合水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復合材料，其特征在于，所述多硫化鈉水溶液的質(zhì)量濃度為30%?50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的復合材料，其特征在于，所述的多硫化鈉和碲粉的質(zhì)量比為I?2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的復合材料，其特征在于，所述的表面活性劑為聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉或聚乙二醇辛基苯基醚中的一種或幾種；所述的碳材料選自活性炭、介孔碳、碳黑、碳纖維、碳納米管、炭氣凝膠或石墨烯中的一種或幾種；所加入的碳材料與表面活性劑的質(zhì)量比為I?20 ;所加入的稀酸與碲粉的質(zhì)量比為I?2。
6.權(quán)利要求1-5任一項所述的鋰電池正極復合材料的制備方法，其特征在于，所述的制備方法包括以下步驟: 步驟1:將碲粉溶解在多硫化鈉水溶液中，加熱到50?90°C至溶液成為無色，過濾除去未溶解的殘渣，得到硫代亞碲酸鈉溶液； 步驟2:向步驟I中所得硫代亞碲酸鈉溶液中加入表面活性劑和碳材料，攪拌均勻后將其置于超聲波清洗器中超聲振蕩0.5?2小時，在溶液中加入稀酸，沉淀，分離，洗滌至中性，在60?110°C溫度下真空干燥，得到硫化碲/碳復合材料； 其中，所述多硫化鈉水溶液為Na2S2和Na 2S3的混合水溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的制備方法，其特征在于，步驟I中所述多硫化鈉水溶液的質(zhì)量濃度為 30%?50%。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的制備方法，其特征在于，步驟I中所述的多硫化鈉和碲粉的質(zhì)量比為I?2。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7的制備方法，其特征在于，步驟2中所加入的表面活性劑為聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉或聚乙二醇辛基苯基醚中的一種或幾種；步驟2中所加入的碳材料選自活性炭、介孔碳、碳黑、碳纖維、碳納米管、炭氣凝膠或石墨烯中的一種或幾種；所加入的碳材料和表面活性劑的質(zhì)量比為I?20。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7的制備方法，其特征在于，步驟2中所述的稀酸為稀鹽酸、稀硫酸或稀硝酸中的一種或者幾種，所加入的稀酸與碲粉的質(zhì)量比為I?2。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰電池正極復合材料及其制備方法，所述正極復合材料為硫化碲/碳復合材料，該復合材料中，硫化碲含量高且可控，碳與硫化碲顆粒的結(jié)合非常緊密，這些結(jié)構(gòu)特征使得該正極材料用于鋰電池中能夠減少活性物質(zhì)的溶解損失和抑制穿梭效應，從而使鋰電池獲得高放電比容量以及良好的循環(huán)性能。此外，發(fā)明的鋰電池正極復合材料的制備工藝簡單、成低、周期短、能耗低、可重復性強、易于規(guī)模化生產(chǎn)，且該復合材料中的硫化碲含量高、可控，由于該制備方法的特殊性，所得到的正極復合材料中雜質(zhì)含量低。
【IPC分類】H01M4-36
【公開號】CN104577068
【申請?zhí)枴緾N201510033254
【發(fā)明人】張治安, 楊幸, 蔣紹峰, 李劼, 賴延清
【申請人】中南大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月22日