【CN109994721A】一种基于SNiOC键合增强的锂硫电池复合正极材料及其制备方法【专利】

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一种锂硫电池复合正极材料及其制备方法与应用[发明专利]

专利名称：一种锂硫电池复合正极材料及其制备方法与应用专利类型：发明专利
发明人：吴玉程,吴迪,王忠杰,刘家琴
申请号：CN202110098047.6
申请日：20210125
公开号：CN112928255B
公开日：
20220506
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于新能源材料与器件技术领域，涉及一种锂硫电池复合正极材料及其制备方法与应用。

该锂硫电池复合正极材料是由活性硫和Co/NC@Ni/PCF硫载体组成，其中Co/NC是通过煅烧ZIF‑67形成的Co纳米颗粒嵌入的N掺杂多孔碳，Ni/PCF是表面弥散嵌有Ni纳米颗粒的多孔碳纤维，Co/NC均匀负载于Ni/PCF表面。

该复合正极材料通过协同发挥多孔碳纤维/N掺杂多孔碳/Ni、Co纳米颗粒体系的高比表面积、优异导电性、高载硫/限硫能力以及N掺杂位点和Ni、Co纳米颗粒对可溶性多硫化物的吸附‑催化作用，不仅实现了硫的高负载，而且能够有效抑制“穿梭效应”和缓解电极体积变化。

申请人：合肥工业大学
地址：230009 安徽省合肥市屯溪路193号
国籍：CN
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一种锂硫电池复合正极材料及其制备方法

一种锂硫电池复合正极材料及其制备
方法
锂硫电池是一种具有很高能量密度的电池体系，但其实际应用受限于硫正极的低电导率、多硫化物的穿梭效应等问题。

为了解决这些问题，研究者们开发了各种锂硫电池复合正极材料。

本文将介绍一种锂硫电池复合正极材料及其制备方法。

该复合正极材料主要由硫、导电碳材料和氧化物载体组成。

其中，硫作为活性物质，提供电池的能量；导电碳材料用于提高正极的电导率，改善硫的利用率；氧化物载体则用于固定硫和导电碳材料，防止它们在充放电过程中发生团聚和流失。

制备该复合正极材料的方法如下：
将硫和导电碳材料混合均匀，得到硫-碳混合物。

将氧化物载体与硫-碳混合物混合，通过球磨等方法使其充分接触和混合。

将混合后的材料在高温下进行热处理，使硫与氧化物载体之间发生化学反应，形成硫-氧化物复合物。

最后，将得到的硫-氧化物复合物与导电碳材料再次混合，得到最终的锂硫电池复合正极材料。

该复合正极材料具有以下优点：
硫-氧化物复合物的形成可以有效固定硫和导电碳材料，防止它们在充放电过程中发生团聚和流失。

氧化物载体具有较高的比表面积和良好的化学稳定性，可以提高正极的活性物质利用率和循环稳定性。

导电碳材料的加入可以提高正极的电导率，改善硫的利用率和电池性能。

综上所述，该锂硫电池复合正极材料及其制备方法具有简单、实用、高效等优点，有望为锂硫电池的商业化应用提供有力支持。

一种锂硫电池复合正极材料及其制备方法[发明专利]

专利名称：一种锂硫电池复合正极材料及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：杨伟,喻鹏,查湘军,孙小蓉,包睿莹,杨鸣波
申请号：CN202010625735.9
申请日：20200702
公开号：CN111740114A
公开日：
20201002
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种新型锂硫电池正极材料的制备方法，属于功能复合材料领域。

一种锂硫电池复合正极材料的制备方法，所述制备方法包括：将纳米粒子1、纳米粒子2与氧化剂制成均一的氧化性纳米粒子分散液；将氧化性纳米粒子分散液和含硫还原性前驱液搅拌反应使得含硫还原性前驱液被氧化性纳米粒子分散液中的含氧官能团氧化原位地析出单质硫，所得单质硫则先与纳米粒子1复合，然后与纳米粒子2复合，从而使得单质硫被纳米粒子1和纳米粒子2稳定地封装起来；经离心、洗涤和冻干得所述锂硫电池复合正极材料。

本发明所得材料微观结构中，单质硫被很好的封装在石墨烯形成的球形壳层中，且形成蛋黄壳结构，可缓冲充放电过程中的体积变化。

申请人：四川大学
地址：610065 四川省成都市一环路南一段24号
国籍：CN
代理机构：成都点睛专利代理事务所(普通合伙)
代理人：刘文娟
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一种锂硫电池复合正极材料及其制备方法与应用[发明专利]

专利名称：一种锂硫电池复合正极材料及其制备方法与应用专利类型：发明专利
发明人：李小岗,饶睦敏,陈东瑞,林海斌,刘燕林,廖友好,邢丽丹,李伟善
申请号：CN201410589010.3
申请日：20141028
公开号：CN104362316A
公开日：
20150218
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于电化学领域，公开了一种多壁碳纳米管/硫/聚苯胺复合正极材料及其制备方法与其在制备锂硫电池正极片中的应用。

所述锂硫电池复合正极材料为多壁碳纳米管/硫/聚苯胺复合正极材料，具有三明治结构；本发明采用原位聚合法在多壁碳纳米管/硫复合材料上包覆导电聚苯胺，形成多壁碳纳米管/硫/聚苯胺复合正极材料；所述多壁碳纳米管/硫复合材料采用化学共沉积法制备。

所述制备方法工艺简单，成本低，产物一致性、稳定性高。

所得锂硫电池复合正极材料电子和离子导电性强，载硫量高，可用于制备锂电池复合正极片；所得锂电池复合正极片循环稳定性和容量保持率高。

申请人：华南师范大学
地址：510006 广东省广州市番禺区广州大学城外环西路378号华南师范大学
国籍：CN
代理机构：广州市华学知识产权代理有限公司
代理人：黄磊
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一种锂硫电池复合正极材料及其制备方法与应用[发明专利]

专利名称：一种锂硫电池复合正极材料及其制备方法与应用专利类型：发明专利
发明人：刘瑞卿,杨威威,王成,顾旻,张东文,金凤,刘文秀,和璐璐,林秀婧,马延文
申请号：CN202210044298.0
申请日：20220114
公开号：CN114464788A
公开日：
20220510
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种锂硫电池复合正极材料及其制备方法与应用。

该方法包括以下步骤：（1）利用水热法制备VOX；（2）用溶液法或者溶剂热法将金属MOF生长在VOX上，得到
MOF@VOX的复合材料；（3）将步骤（2）制备的MOF@VOX在NH3氛围下氮化，得到微孔C和VN的复合材料C@VN；（4）将步骤（3）得到的微孔C@VN与S粉进行混合，在惰性氛围煅烧得到锂硫电池复合正极材料S‑C@VN。

本发明利用锂硫电池在金属MOF碳化后形成的独特微孔结构中实现的准固态反应以及氮化物极强的催化活性、高导电性和对多硫化物的强化学吸附能力，有效降低了电解液使用量，提升了锂硫电池的循环性能和倍率性能。

申请人：南京邮电大学
地址：210023 江苏省南京市栖霞区亚东新城区文苑路9号
国籍：CN
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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910231906.7
(22)申请日 2019.03.26
(71)申请人湘潭大学
地址 411105 湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘
27号
(72)发明人雷维新　夏鹏涛　张琪悦　王旭日　
夏爽　马颖妍　潘勇　
(74)专利代理机构长沙市融智专利事务所(普
通合伙) 43114
代理人袁靖
(51)Int.Cl.
H01M 4/36(2006.01)
H01M 4/38(2006.01)
H01M 4/62(2006.01)
H01M 10/052(2010.01)
(54)发明名称
一种基于S-Ni-O-C键合增强的锂硫电池复
合正极材料及其制备方法
(57)摘要
本发明提供了一种基于S -Ni -O -C键合增强
的锂硫电池复合正极材料及其制备方法，以生物
炭为载体，其表面嫁接极性含氧官能团，纳米镍
颗粒负载在生物炭表面形成Ni -O -C结构，再进行
固硫即得S -Ni -O -C键合增强的锂硫电池复合正
极材料。

本发明的复合正极材料，既能保留生物
炭骨架的高比表面积，又能在生物炭表面提供过
渡金属元素的极性吸附位点，同时还能在硫正极
与生物炭之间建立化学键连接，从而有效提升活
性材料的稳定性，最终提升电极材料的电化学性
能。

权利要求书1页说明书5页附图3页CN 109994721 A 2019.07.09
C N 109994721
A
权　利　要　求　书1/1页CN 109994721 A
1.一种基于S-Ni-O-C键合增强的锂硫电池复合正极材料，其特征在于：以生物炭为载体，其表面嫁接极性含氧官能团，纳米镍颗粒负载在生物炭表面形成Ni-O-C结构，再进行固硫即得S-Ni-O-C键合增强的锂硫电池复合正极材料。

2.根据权利要求1所述的复合正极材料，其特征在于：所述正极材料中Ni-O-C含量为20～30wt％。

3.根据权利要求1所述的复合正极材料，其特征在于：所述纳米镍颗粒粒径为5～20nm，质量含量占采用的生物炭的5～10wt％。

4.根据权利要求1所述的复合正极材料，其特征在于：所述正极材料中硫含量为70～80wt％。

5.权利要求1-4任一项所述的复合正极材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将比表面积为2000～4000m2/g的生物炭与曲拉通X-100溶液混合搅拌后过滤得到表面富集有极性含氧官能团的生物炭；
(2)纳米镍颗粒负载在步骤(1)中的表面富集有极性含氧官能团的生物炭上，得到表面均匀分散着纳米镍颗粒的生物炭材料C-O-Ni；
(3)将步骤(2)中的生物炭材料C-O-Ni和升华硫混合研磨，150～165℃真空干燥后即得S-Ni-O-C键合增强的锂硫电池复合正极材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：以硬质纤维质植物材料为原料，采用两步碳化法，先通过300～450℃对原料进行初步碳化，再以质量比为1:2～1:4的比例将初步碳化后的原料和氢氧化钾混合均匀，以750～800℃的温度活化0.5～1.5h，经过酸洗、去离子水洗涤，过滤后得到比表面积为2000～4000m2/g的生物炭。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述生物炭与曲拉通X-100溶液的固液比为1：200～400，曲拉通X-100溶液的质量分数为1～5wt‰。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述纳米镍颗粒负载采用表面化学镀镍技术中的敏化-活化法进行生物炭表面化学镀镍，得到表面均匀分散着纳米镍颗粒的生物炭材料C-O-Ni。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述生物炭材料C-O-Ni和升华硫的质量比为1:4～3:7。

10.一种使用如权利要求1-4中任一项所述的复合正极材料或者使用由权利要求5-9任一项所述的制备方法制得的复合正极材料制得的锂硫电池。

2。