一種具有高循環(huán)性能的鋰硫電池正極材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有高循環(huán)性能的鋰硫電池正極材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰硫電池正極材料具有能量密度高、比容量大的特點(diǎn)，同時(shí)鋰硫電池正極材料還具有一些其他的優(yōu)點(diǎn)，如價(jià)格便宜、資源豐富、環(huán)境友好、比功率高等，由于鋰硫電池主要采用硫和鋰作為生產(chǎn)原材料，生產(chǎn)成本相對(duì)較低，而且鋰硫電池在使用后低毒，并且回收利用的能耗較小，因此鋰硫電池被看做是高能量鋰電池的理想材料，也是新能源車用動(dòng)力電池的理想選擇。
[0003]鋰硫電池最大的劣勢(shì)在于其循環(huán)利用次數(shù)比較低，因?yàn)闊o(wú)論是“荷電態(tài)”的單質(zhì)硫還是“放電態(tài)”的硫化鋰，都是絕緣體，對(duì)傳遞電荷造成很大的困擾，因?yàn)榱蚧酆衔锞哂蟹€(wěn)定性比較差的特性，所以當(dāng)前鋰硫電池的循環(huán)利用次數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通的磷酸鐵鋰電池，這就極大的增加了鋰硫電池的使用成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種具有高能量密度、循環(huán)性能優(yōu)異的能鋰硫電池正極材料及其制備方法。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為:
[0006]本發(fā)明提供一種具有尚循環(huán)性能的裡硫電池正極材料，所述尚循環(huán)性能裡硫電池正極材料由單質(zhì)硫、氧化石墨烯、尖晶石型錳酸鋰、粘結(jié)劑和碳納米管組成。
[0007]進(jìn)一步地，所述單質(zhì)硫?yàn)楦呒兌葐钨|(zhì)硫或升華硫，所述單質(zhì)硫粉粒徑為10?80nm。
[0008]進(jìn)一步地，所述粘結(jié)劑為聚偏氟乙稀
[0009]本發(fā)明所提供的一種具有高循環(huán)性能的鋰硫電池正極材料的制備方法，包括以下步驟:
[0010](I)以石墨粉為原料，采用Hummers方法將石墨粉原料制備成氧化石墨，將所制備的氧化石墨分散于水溶液中得到氧化石墨的懸乳液，對(duì)所得懸乳液進(jìn)行超聲分散、加熱、洗滌、干燥后制備成氧化石墨烯材料。
[0011](2)將單質(zhì)硫、氧化石墨烯、尖晶石型錳酸鋰、粘結(jié)材料和碳納米管按質(zhì)量比為12:1?2:1?5:0.5?1.5:0.5?1.5的比例混合均勻，分散在去離子水、乙二醇或丙酮溶劑中超聲或者攪拌，使其完全均勻地分散形成混合溶液，調(diào)節(jié)溶液PH值，整個(gè)混合溶液體系呈酸性；
[0012](3)將所得的混合溶液再次進(jìn)行超聲或者攪拌，將混合均勻的溶液放入真空干燥箱中進(jìn)行干燥，在溫度80°C條件下保持5小時(shí)，然后將溫度升高至90?100°C，在此溫度下保持5-7小時(shí)，得到初始產(chǎn)物；
[0013](4)將所得初始產(chǎn)物放入反應(yīng)釜中，在溫度為300?400條件下保溫3?5小時(shí)，冷卻得到沉淀物，對(duì)沉淀物進(jìn)行離心、洗滌、除雜和真空干燥后得到復(fù)合產(chǎn)物，對(duì)所述復(fù)合產(chǎn)物進(jìn)行球磨3?6小時(shí)，過(guò)篩后得到目標(biāo)產(chǎn)物。
[0014]本發(fā)明有益效果在于:
[0015]本發(fā)明所提供的高性能鋰硫電池正極材料具有較高的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性能，首次放電比容量達(dá)到了 1460mAh/g，常溫循環(huán)50次后保持在1190mAh/g，在不同倍率放電情況下，本方案所合成的的高性能鋰硫電池正極材料也表現(xiàn)出了優(yōu)秀的電化學(xué)性能。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為實(shí)施例1所合成高性能鋰硫電池正極材料的首次充放電曲線；
[0017]圖2為實(shí)施例1所合成高性能鋰硫電池正極材料的循環(huán)特性曲線；
[0018]圖3為所合成高性能鋰硫電池正極材料的不同倍率放電曲線；
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖具體闡明本發(fā)明的實(shí)施方式，附圖僅供參考和說(shuō)明使用，不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，在以下實(shí)施例中，正極材料選擇尖晶石型錳酸鋰和磷酸鐵鋰進(jìn)行說(shuō)明。
[0020]實(shí)施例1
[0021]以石墨粉為原料，采用Hummers方法將石墨粉原料制備成氧化石墨，將所制備的氧化石墨分散于水溶液中得到氧化石墨的懸乳液，對(duì)所得懸乳液進(jìn)行超聲分散、加熱、洗滌、干燥后制備成氧化石墨烯材料，將單質(zhì)硫、氧化石墨烯、尖晶石型錳酸鋰、聚偏氟乙烯和碳納米管，按質(zhì)量比為12:2:2:1:1的比例混合均勻，分散在去離子水中攪拌，使其完全均勻地分散形成混合溶液，調(diào)節(jié)溶液PH值，整個(gè)混合溶液體系呈酸性，將所得的混合溶液再次進(jìn)行攪拌，將混合均勻的溶液放入真空干燥箱中進(jìn)行干燥，在溫度80°C條件下保持5小時(shí)，然后將溫度升高至100°C，在此溫度下保持5小時(shí)，得到初始產(chǎn)物，將所得初始產(chǎn)物放入反應(yīng)釜中，在溫度為350°C條件下保溫4小時(shí)，冷卻得到沉淀物，對(duì)沉淀物進(jìn)行離心、洗滌、除雜和真空干燥后得到復(fù)合產(chǎn)物，對(duì)所述復(fù)合產(chǎn)物進(jìn)行球磨3小時(shí)，過(guò)篩后得到目標(biāo)產(chǎn)物。
[0022]對(duì)合成的的目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行測(cè)試，如圖1所示首次放電比容量達(dá)到了 1460mAh/g，放電平臺(tái)在2.9V左右，如圖2所示，常溫循環(huán)50次后保持在1190mAh/g，具有較高的放電比容量和穩(wěn)定的充放電循環(huán)性能，如圖3所示，在不同倍率放電情況下，本方案所合成的的高性能鋰硫電池正極材料也表現(xiàn)出了優(yōu)秀的電化學(xué)性能。
[0023]實(shí)施例2
[0024]以石墨粉為原料，采用Hummers方法將石墨粉原料制備成氧化石墨，將所制備的氧化石墨分散于水溶液中得到氧化石墨的懸乳液，對(duì)所得懸乳液進(jìn)行超聲分散、加熱、洗滌、干燥后制備成氧化石墨烯材料，將單質(zhì)硫、氧化石墨烯、尖晶石型錳酸鋰、聚偏氟乙烯和碳納米管，按質(zhì)量比為12:2:3:1:1的比例混合均勻，分散在去離子水中攪拌，使其完全均勻地分散形成混合溶液，調(diào)節(jié)溶液PH值，整個(gè)混合溶液體系呈酸性，將所得的混合溶液再次進(jìn)行攪拌，將混合均勻的溶液放入真空干燥箱中進(jìn)行干燥，在溫度80°C條件下保持5小時(shí)，然后將溫度升高至100°C，在此溫度下保持5小時(shí)，得到初始產(chǎn)物，將所得初始產(chǎn)物放入反應(yīng)釜中，在溫度為350°C條件下保溫4小時(shí)，冷卻得到沉淀物，對(duì)沉淀物進(jìn)行離心、洗滌、除雜和真空干燥后得到復(fù)合產(chǎn)物，對(duì)所述復(fù)合產(chǎn)物進(jìn)行球磨3小時(shí)，過(guò)篩后得到目標(biāo)產(chǎn)物。
[0025]實(shí)施例3
[0026]以石墨粉為原料，采用Hummers方法將石墨粉原料制備成氧化石墨，將所制備的氧化石墨分散于水溶液中得到氧化石墨的懸乳液，對(duì)所得懸乳液進(jìn)行超聲分散、加熱、洗滌、干燥后制備成氧化石墨烯