一種碳納米管包覆NiCo制造技術

本發明專利技術涉及鋰硫電池正極材料技術領域，且公開了一種碳納米管包覆NiCo

A carbon nanotube coated Nico

【技術實現步驟摘要】
一種碳納米管包覆NiCo2S4負載SeS2鋰硫電池正極材料及其制法
本專利技術涉及鋰硫電池正極材料
，具體為一種碳納米管包覆NiCo2S4負載SeS2鋰硫電池正極材料及其制法。
技術介紹
鋰硫電池是鋰電池的一種，是利用硫化物作為電池正極，金屬鋰作為負極，放電時負極反應為鋰失去電子變為鋰離子，正極反應為硫與鋰離子及電子反應生成硫化物，正極和負極反應的電勢差即為鋰硫電池所提供的放電電壓，在外加電壓作用下，鋰硫電池的正極和負極反應逆向進行，即為充電過程，鋰硫電池的理論比容量和電池理論比能量都比較高，并且其對環境污染較小，是一種非常具有潛力的鋰電池。目前鋰硫電池正極材料主要有聚合物-硫復合材料，聚合物的成膜性好，其極性官能團構筑的電極界面親硫性好，易于在硫顆粒表面包覆固硫，但是聚合物的導電性不高，并且在電池充放電過程中聚合物的電化學性能不穩定；碳-硫復合材料，碳性材料輕質、導電性好，但是多孔結構碳材料的物理吸附硫的能力有限，并且碳材料的表面多為非極性，抑制了極性Li2S的有效沉積，當為了增加碳材料界面極性而引入雜原子，又會影響材料的電子導電性；納米金屬化合物-硫復合材料，金屬化合物表面具有大量極性的活性位點，對硫鋰化合物具有較好的化學吸附作用，但是由于化學吸附是單分子層吸附，吸附量不高，當正極材料中硫含量較高時，硫離子會因為濃度差的作用擴散進入電解液中，降低了正極材料的固硫作用；
技術實現思路
(一)解決的技術問題針對現有技術的不足，本專利技術提供了一種碳納米管包覆NiCo2S4負載SeS2鋰硫電池正極材料及其制法，解決了碳-硫復合正極材料物理吸附硫的能力有限，并且容易抑制了極性Li2S的有效沉積的問題，同時解決了金屬化合物-硫復合正極材料的化學吸附量不高，固硫性能較差的問題。(二)技術方案為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種碳納米管包覆NiCo2S4負載SeS2鋰硫電池正極材料及其制法，包括以下按重量份數計的配方原料：16-36份羥基化碳納米管、15-20份空心NiCo2S4球、7-8份二氧化硒、14-20份硫化鈉、28-36份冰醋酸，制法包括以及以下實驗藥品：硝酸鈷、氯化鎳、丙三醇、蒸餾水、硫代乙酰胺、無水乙醇。優選的，所述羥基化碳納米管中活性羥基含量≥5％，規格為長度10-30um，直徑2-8nm。優選的，所述空心NiCo2S4球制備包括以下步驟：(1)向反應瓶中加入適量的蒸餾水，再加入硝酸鈷和氯化鎳勻速攪拌至溶解，依次加入無水乙醇和丙三醇，蒸餾水、無水乙醇和丙三醇三者體積比為1:3-5:2-3，將溶液轉移進水熱自動反應釜中，升溫至190-200℃，勻速攪拌反應10-15h，反應結束將物料冷卻至室溫，通過高速離心機進行離心分離，除去上層液體得到固體混合物，依次使用無水乙醇洗滌，得到Ni-Co-丙三醇前驅體，向水熱自動反應釜中加入適量的無水乙醇，再依次加入Ni-Co-丙三醇前驅體和硫代乙酰胺，將反應釜溫度升至220-230℃，勻速攪拌反應15-20h，反應結束后將物料冷卻至室溫，并過濾除去無水乙醇得到固體產物，使用無水乙醇洗滌并置于烘箱中加熱至50-60℃充分干燥，得到空心NiCo2S4球。優選的，所述氯化鎳和硝酸鈷的物質的量摩爾比為1:2.2-2.5。優選的，所述Ni-Co-丙三醇前驅體和硫代乙酰胺質量比為1:18-25。優選的，所述碳納米管包覆NiCo2S4負載SeS2鋰硫電池正極材料制備方法包括以下步驟：(1)原位法制備空心NiCo2S4球負載SeS2：向反應瓶加入適量的蒸餾水和15-20份空心NiCo2S4球，依次加入7-8份二氧化硒、14-20份硫化鈉和28-36份冰醋酸，攪拌至固體溶解，將溶液轉移進水熱合成自動反應釜中，將反應釜溫度升為80-90℃，勻速攪拌反應4-8h，反應結束后將物料冷卻至室溫，置于高速離心機中進行離心分離，除去上層溶液得到固體混合物，使用蒸餾水洗滌干凈并置于烘箱中充分干燥，制備得到空心NiCo2S4球負載SeS2。(2)將上述得到的空心NiCo2S4球負載SeS2加入行星球磨機中，并加入適量的無水乙醇，球磨機公轉速率為50-80rpm，自轉速率為580-620rpm進行球磨，直至物料全部通過1340目網篩，將通過網篩的物料和無水乙醇一起放入反應瓶中，再加入16-36份羥基化碳納米管，并將反應瓶置于超聲處理儀中，加熱至50-60℃，超聲頻率為22-28KHz，進行超聲分散2-5h，然后將物料通過高速離心機離心處理，除去上層乙醇溶液將固化合物置于烘箱中加熱至60-80℃充分干燥，得到碳納米管包覆NiCo2S4負載SeS2鋰硫電池正極材料。(三)有益的技術效果與現有技術相比，本專利技術具備以下有益的技術效果：該一種碳納米管包覆NiCo2S4負載SeS2鋰硫電池正極材料及其制法，使用水熱合成原位法制得的NiCo2S4負載SeS2作為正極材料的主體成分，SeS2具有較高的導電性和良好的電化學循環穩定性，而空心NiCo2S4球具有很大比表面積，可以很好地負載SeS2，并且空心NiCo2S4球具有大量的活性位點，可以提供大量的孔隙，對硫鋰化合物有很好的吸附能力，大幅增強了正極材料的載硫能力，促進了正極材料對Li2S2及Li2S氧化產生的聚硫化物的吸附，增強了其對聚硫化物催化成S單質的能力，有效提高了鋰硫電池的能量密度和電容量。該一種碳納米管包覆NiCo2S4負載SeS2鋰硫電池正極材料及其制法，使用羥基化碳納米管包覆NiCo2S4負載SeS2，碳納米管具有巨大的比表面積和復雜的孔隙結構，通過其活性羥基基團與NiCo2S4中的金屬離子絡合作用，使NiCo2S4負載SeS2緊緊地吸附在羥基化碳納米管的表面和內層中，并且碳納米管具有優異的導電性能，在NiCo2S4負載SeS2之間形成三維網狀導電結構，為鋰離子和電荷提高了傳輸通道，提高了離子和電荷的傳輸及擴散速率，大大增強了正極材料的導電性，同時碳納米管的極性羥基基團，促進了極性Li2S的有效沉積，碳納米管具有良好的柔韌性和拉伸性，包覆SeS2后，在鋰硫電池充放電過程中為中SeS2體積膨脹提供了為緩沖結構，增強了正極材料基體的穩定性，從而提高了正極材料的倍率性能和鋰硫電池的電化學循環穩定性，通過電化學性能測試，在電流密度為1.0A·g-1時，放電比容量達到818.6-821.5mA·h·g-1，當電池循環次數為500次時，倍率容量仍能達到645.2-650.7mA·h·g-1，容量保持率為78.8-79.3％。具體實施方式為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種碳納米管包覆NiCo2S4負載SeS2鋰硫電池正極材料及其制法，包括以下按重量份數計的配方原料：16-36份羥基化碳納米管、15-20份空心NiCo2S4球、7-8份二氧化硒、14-20份硫化鈉、28-36份冰醋酸，制法包括以及以下實驗藥品：硝酸鈷、氯化鎳、丙三醇、蒸餾水、硫代乙酰胺、無水乙醇，羥基化碳納米管中活性羥基含量≥5％，規格為長度10-30本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種碳納米管包覆NiCo

【技術特征摘要】
1.一種碳納米管包覆NiCo2S4負載SeS2鋰硫電池正極材料及其制法，包括以下按重量份數計的配方原料，其特征在于：16-36份羥基化碳納米管、15-20份空心NiCo2S4球、7-8份二氧化硒、14-20份硫化鈉、28-36份冰醋酸，制法包括以及以下實驗藥品：硝酸鈷、氯化鎳、丙三醇、蒸餾水、硫代乙酰胺、無水乙醇。


2.根據權利要求1所述的一種碳納米管包覆NiCo2S4負載SeS2鋰硫電池正極材料及其制法，其特征在于：所述羥基化碳納米管中活性羥基含量≥5％，規格為長度10-30um，直徑2-8nm。


3.根據權利要求1所述的一種碳納米管包覆NiCo2S4負載SeS2鋰硫電池正極材料及其制法，其特征在于：所述空心NiCo2S4球制備包括以下步驟：
(1)向反應瓶中加入適量的蒸餾水，再加入硝酸鈷和氯化鎳勻速攪拌至溶解，依次加入無水乙醇和丙三醇，蒸餾水、無水乙醇和丙三醇三者體積比為1:3-5:2-3，將溶液轉移進水熱自動反應釜中，升溫至190-200℃，勻速攪拌反應10-15h，反應結束將物料冷卻至室溫，通過高速離心機進行離心分離，除去上層液體得到固體混合物，依次使用無水乙醇洗滌，得到Ni-Co-丙三醇前驅體，向水熱自動反應釜中加入適量的無水乙醇，再依次加入Ni-Co-丙三醇前驅體和硫代乙酰胺，將反應釜溫度升至220-230℃，勻速攪拌反應15-20h，反應結束后將物料冷卻至室溫，并過濾除去無水乙醇得到固體產物，使用無水乙醇洗滌并置于烘箱中加熱至50-60℃充分干燥，得到空心NiCo2S4球。


4.根據權利要求3所述的一種碳納米管包覆NiCo2S4負載SeS2鋰硫電池正極材料及...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王燕清，
申請(專利權)人：王燕清，
類型：發明
國別省市：廣東;44