【技術實現步驟摘要】
本專利技術設計一種提升硫基聚合物材料放電電位的制備方法，涉及化學電源領域。
技術介紹
1、隨著電動汽車、航空航天以及便攜式電子設備等領域的快速發展，對電池的能量密度提出了越來越高的要求。鋰硫電池具有超高的理論能量密度，鋰硫電池的理論放電質量比容量高達1675mah/g，遠高于商業上廣泛應用的鈷酸鋰電池(<150mah/g)，也遠高于一些傳統的鋰離子電池。因此可以滿足這些領域對高能量密度的迫切需求。鋰硫電池中使用的硫元素在地球中儲量豐富，價格低廉，且對環境友好，有利于降低電池的生產成本。但是，當硫作為正極材料時，其電子導電性和離子導電性較差，且在充放電過程中硫和硫化鋰存在較大的體積膨脹和收縮，正極形貌和結構的改變，導致活性物質損失和自放電，進而影響電池的能量密度和循環壽命。
2、對此，本專利提出了一種提升硫基聚合物材料放電電位的制備方法。加入過渡金屬氟化物，由于氟原子很強的電負性，反應時生成的lif能量很低，使過渡金屬氟化物的工作電位均比同類型的硫化物高，以fe、co、ni、cu為基礎的氟化物最具有應用前景。這一創新方法中加入過渡金屬氟化物，有效提高了硫基聚合物的放電電位，提高了電池的能量密度，同時過渡金屬氟化物作為路易斯酸，還可以起到催化作用，促進氧化還原反應，顯著提升了電池的電化學性能；簡化了在硫基聚合物中加入過渡金屬氟化物材料的制備過程，使得這項技術易于實現規模化生產。
技術實現思路
1、為實現上述目的，本專利技術采用如下的技術方案：
2、第一方面
3、s1：將單質硫和過渡金屬氟化物以及聚合物混合均勻后共同加熱，待熱處理完成后冷卻到室溫即可得到含有金屬氟化物的硫基聚合物；
4、s2：將所得含有過渡金屬氟化物的硫基聚合物材料與導電碳以及粘結劑，按照適當的比例混合，制成極片，并完成電池的裝配。
5、優選地，所述步驟s1中單質硫、過渡金屬氟化物以及聚合物比例為10：(0.1～10)：(0.01～5)。
6、優選地，所述步驟s1中單質硫、過渡金屬氟化物以及聚合物材料的混合方式為砂磨，球磨以及氣流分散。
7、優選地，所述步驟s1中的過渡金屬氟化物為fef2、fef3、cof2、nif2、mnf2。
8、優選地，所述步驟s1中的聚合物為聚丙烯腈、聚苯胺、聚乙烯二氧噻吩、聚氮甲基吡咯、聚多巴胺、聚環氧乙烷、聚間氨基噻吩、聚酰亞胺、聚四乙烯吡啶、聚丙烯酸、1,3-二異丙烯基苯、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)、1,3-二乙炔基苯、氨基酚醛樹脂、聚(1,2,4,5-4氨基)苯；聚合物為均聚物和共聚物。
9、優選地，所述步驟s1中的加熱溫度為100～600℃；保溫時間為1～40h；升溫速度為1～20℃/min。
10、優選地，步驟s2中，可選的導電碳包括乙炔黑、含多壁和單壁的碳納米管、superp、導電石墨和科琴黑；粘結劑選自paa、cmc、sbr、瓜爾膠、pvdf和la133。
11、第二方面，含有過渡金屬氟化物的硫基聚合物材料的方法，其特征在于，采用權利要求1～7中任意一項所述的制備方法制備而成。
12、第三方面，本專利技術提供一種第二方面所述的含有過渡金屬氟化物的硫基聚合物材料的用途，其特征在于，應用于鋰金屬電池、鋰離子電池、鈉離子電池、鈉金屬電池、鉀離子電池、鉀金屬電池中。
13、與現有技術相比，本專利技術的有益效果如下：
14、提高放電電位是構筑高性能硫基聚合物材料的有效手段，通過加入過渡金屬氟化物能提高硫基聚合物中的放電電位，從而提高材料的能量密度以及循環性。
15、在硫基聚合物中加入過渡金屬氟化物作為路易斯酸可以起到催化作用，促進氧化還原反應，顯著提升了電池的電化學性能。
16、本專利技術可以快速方便的制備含有過渡金屬氟化物的硫基聚合物材料，易于大規模生產，對鋰硫電池的實用化有重要的推動作用。
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1.一種提升硫基聚合物材料放電電位的制備方法，包含以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種提升硫基聚合物材料放電電位的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中單質硫、過渡金屬氟化物以及聚合物比例為10：(0.1～10)：(0.01～5)。
3.根據權利要求1所述的一種提升硫基聚合物材料放電電位的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中單質硫、過渡金屬氟化物以及聚合物材料的混合方式為砂磨，球磨以及氣流分散。
4.根據權利要求1所述的一種提升硫基聚合物材料放電電位的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中的過渡金屬氟化物為FeF2、FeF3、CoF2、NiF2、MnF2、CuF2。
5.根據權利要求1所述的一種提升硫基聚合物材料放電電位的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中的硫基聚合物為聚丙烯腈、聚苯胺、聚乙烯二氧噻吩、聚氮甲基吡咯、聚多巴胺、聚環氧乙烷、聚間氨基噻吩、聚酰亞胺、聚四乙烯吡啶、聚丙烯酸、1,3-二異丙烯基苯、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)、1,3-二乙炔基苯、氨基酚醛樹脂、聚(1,2,4,5-4氨基)苯；聚合物為均聚物和共聚物。<...
【技術特征摘要】
1.一種提升硫基聚合物材料放電電位的制備方法，包含以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種提升硫基聚合物材料放電電位的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中單質硫、過渡金屬氟化物以及聚合物比例為10：(0.1～10)：(0.01～5)。
3.根據權利要求1所述的一種提升硫基聚合物材料放電電位的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中單質硫、過渡金屬氟化物以及聚合物材料的混合方式為砂磨，球磨以及氣流分散。
4.根據權利要求1所述的一種提升硫基聚合物材料放電電位的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中的過渡金屬氟化物為fef2、fef3、cof2、nif2、mnf2、cuf2。
5.根據權利要求1所述的一種提升硫基聚合物材料放電電位的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中的硫基聚合物為聚丙烯腈、聚苯胺、聚乙烯二氧噻吩、聚氮甲基吡咯、聚多巴胺、聚環氧乙烷、聚間氨基噻吩、聚酰亞胺、聚四乙烯吡啶、聚丙烯酸、1,3-二異丙烯基苯、聚(3...
【專利技術屬性】
技術研發人員：居上，王安邦，楊維舟，許金娟，徐澳，
申請(專利權)人：安徽通能新能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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