【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及新能源，具體涉及一種te和ru共摻雜fes2材料及其制備方法和應用。
技術介紹
1、全固態電池取代液態電池是一個重大的技術變革，相較于液態電池，全固態電池具有更高的能量密度，更安全的工作環境和更廣闊的應用前景。
2、二次可充電電池的出現解決了一次電池資源不可利用和使用壽命短的問題。全固態鋰金屬電池是目前成熟且已經建立商業布局的能源電池，許多研究者致力于提高電池的能量密度以匹配目前火熱的新能源動力設備，其中最直接的路線就是對正極的選擇和改性，以提高電池的能量密度和循環壽命。fes2一次電池早已經商業化，但是與資源利用和可持續發展理念相違背，不可逆性和不安全性讓其失去人們的關注。但是作為正極材料，其卻比主流的li（nimnco）1/3o2（表示為nmc）（＜280?mah?g-1）具有更高的理論比容量?(894mahg-1)。然而在液態電池中由于緩慢的動力學、有害的體積變化和反應產物的絕緣特性而經常受到有限可逆性的影響。與鋰硫電池類似，鋰二硫化鐵電池中可能存在多硫化物的有害溶解，一種潛在的緩解策略可能是在固態電池中使用。此外fes2作為電池中的活性物質，在發生氧化還原反應過程中，由fe的熱不穩定性導致的晶體結構的重排和由s引起的向多硫化物的轉化共同增加原始分子的體積膨脹問題可以通過元素摻雜置換的方式，從根本上緩解這種有害問題。因此如何改善絕緣性的反應產物、晶格結構不穩定性、體積膨脹造成的界面接觸問題以及緩慢的反應動力學是一個有意義的課題。
技術實現思路
1、鑒
2、te與s位于同一主族，具有與s相似的性質。但是te作為半導體具有比s更高電導率（10-7s/m?vs?10-20s/m），且其電導率可以通過摻雜或合金化進一步提高。此外te具有高價態（如te6+），摻雜在正極材料中有助于提高材料的氧化還原電位，進而有助于提高電池的能量密度，并且te可以和fe形成te-fe-te有序結構，形成更精細結構，可穩定晶體結構，減緩fes2的晶體結構應變造成的晶粒粉化問題，且te尺寸較大，這使得它在形成層狀結構的材料（如fete）時，可以提供較大的層間距，有利于離子或分子的擴散和傳輸，進而改善反應動力學。而釕（ruthenium,?ru）和鐵（iron,?fe）都是金屬元素，具有相同優異的導電性，但由于它們的電子結構和物理特性不同，ru表現出出色的電化學催化活性和熱穩定性。在燃料電池和鋰氧電池中都表現出提高電池的充放電效率和循環穩定性的功能。
3、本專利技術提供一種te和ru共摻雜fes2材料的制備方法，包括如下步驟：
4、s1、將硫化亞鐵粉（fes2）、碲釕粉（te&ru）在惰性氣體環境下進行預混得到預混物，以確保兩種粉末充分混合；硫化亞鐵粉（fes2）和碲釕粉（te&ru）的摩爾比為1-1.8:1；所述碲釕粉（te&ru）為碲粉和釕粉的混合粉末；
5、s2、將預混物進行球磨；
6、s3、球磨后的物質進行煅燒，煅燒后的產物冷卻至環境溫度，制得所述te摻雜fes2材料。
7、步驟s1中，步驟s1中，碲釕粉（te&ru）中，碲粉和釕粉的摩爾比為1:2-2:1。
8、優選的，步驟s1中，所述硫化亞鐵粉（fes2）和碲釕粉（te&ru）的摩爾比為1-1.5:1。
9、更優選的，步驟s1中，所述硫化亞鐵粉（fes2）和碲釕粉（te&ru）的摩爾比為1:1。
10、步驟s1中，預混采用研缽研磨。
11、步驟s2中，采用行星式球磨機進行機械球磨；球料比為3-5：1，球磨條件：350-450rpm，球磨時間18-24h。球磨介質為氧化鋯球磨珠，粒徑為3-5mm。
12、步驟s3中，煅燒在管式爐中進行。
13、步驟s3中，煅燒溫度為800℃至950℃，煅燒時間為10小時至12小時。
14、<第二方面>
15、本專利技術還提供如上所述的制備方法制備的te和ru共摻雜fes2材料。
16、<第三方面>
17、一種te和ru共摻雜fes2復合正極材料的制備方法，包括如下步驟：
18、步驟1、在保護氣氛下，將如上所述te和ru共摻雜fes2材料與硫化物電解質按比例混合，進行滾磨；
19、步驟2、步驟1的物料中繼續加入導電碳進一步球磨，制得所述te和ru共摻雜fes2復合正極材料。
20、步驟1中，滾磨條件：球料比2:1-5:1；轉速200-500rpm；滾磨方式為間歇性滾磨，每磨0.5-1h，停止5-10min；共計8-10次。
21、步驟2中，球磨條件：球料比2:1-5:1；轉速300-500rpm；球磨方式為間歇性球磨；每球磨0.5-1h，停止5-10min；共計10-20次。
22、所述ru和te共摻雜fes2材料、硫化物電解質、導電碳質量比：40~50:40~50:10~20。
23、所述硫化物電解質包括li5.5ps4.5x1.5、li10mp2s12、80?li2s·20p2s5中的至少一種或多種；其中，m選自ge、si或、sn中的至少一種；x選自f、cl、br或、i中的至少一種。
24、所述導電碳是包納米碳纖維（vgcf）、炭黑、導電石墨、碳納米管中的至少一種。
25、作為本專利技術的一個實施方式：所述te和ru共摻雜fes2復合正極材料的制備方法包括如下步驟：
26、步驟1、在保護氣氛下，將te和ru共摻雜fes2材料與硫化物電解質按照質量比40~50:40~50混合，然后按照球料比為2:1-5:1，轉速200-300?rpm滾磨4-10h；滾磨結束后進行球料分離；
27、步驟2、步驟1去除磨料后的物料中繼續加入vgcf，按照球料比為2:1-5:1，轉速300-500rpm球磨4-10h，制得所述te和ru共摻雜fes2復合正極材料。
28、保護氣體為氬氣。
29、與現有技術相比，本專利技術具有如下有益效果：
30、1．本專利技術提供一種多元素共摻雜活性物質的改性方法，通過te和ru的共摻雜，將te的高導電性和高價態與ru的出色的電化學催化活性和熱穩定性優勢相結合，綜合提高fes2的能量密度，充放電效率和循環穩定性。抑制不期望的體積膨脹。
31、2.本專利技術提供一種應用在硫化物基全固態鋰電池的te和ru共摻雜fes2材料，通過采用球磨和煅燒結合的摻雜方式，具有以下增強效果：采用簡易的球磨方式，可以使得fes2、te和ru的顆粒均勻分布，高能的球磨方式，使得晶體間原子發生重排交換。結合煅燒的方式，可以使摻雜原子通過滲透的方式進行摻入，保證新晶體尺寸和結構的均勻和穩定同本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種Te和Ru共摻雜FeS2材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，碲釕粉中，碲粉和釕粉的摩爾比為1:2-2:1。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，采用行星式球磨機進行機械球磨；球料比為3-5：1，球磨條件：350-450rpm，球磨時間18-24h。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S3中，煅燒溫度為800℃至950℃，煅燒時間為10小時至12小時。
5.一種如權利要求1-4中任一項所述的制備方法制備獲得的Te和Ru共摻雜FeS2材料。
6.一種Te和Ru共摻雜FeS2復合正極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
7.根據權利要求6所述的Te和Ru共摻雜FeS2復合正極材料的制備方法，其特征在于，步驟1中，滾磨條件：球料比2:1-5:1；轉速200-500rpm；滾磨方式為間歇性滾磨，每磨1-2h，停止5-10min；共計滾磨8-10次。
8.根據權利要求6所述的Te和Ru共摻雜FeS2復合正極材料的制備
9.根據權利要求6所述的Te和Ru共摻雜FeS2復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述Te和Ru共摻雜FeS2材料、硫化物電解質、導電碳質量比：40~50:40~50:10~20。
10.一種如權利要求6-9中任一項所述的制備方法制備獲得的Te和Ru共摻雜FeS2復合正極材料。
...【技術特征摘要】
1.一種te和ru共摻雜fes2材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，碲釕粉中，碲粉和釕粉的摩爾比為1:2-2:1。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，采用行星式球磨機進行機械球磨；球料比為3-5：1，球磨條件：350-450rpm，球磨時間18-24h。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s3中，煅燒溫度為800℃至950℃，煅燒時間為10小時至12小時。
5.一種如權利要求1-4中任一項所述的制備方法制備獲得的te和ru共摻雜fes2材料。
6.一種te和ru共摻雜fes2復合正極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
7.根據權利要求6所述的te和ru共摻雜fes2復...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張希，朱金輝，葛廣富，
申請(專利權)人：上海屹鋰新能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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