【CN110165162A】一种锂硫电池的碳硫复合物正极材料【专利】

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锂硫电池碳硫复合物正极材料的溶剂热辅助制备方法技术,锂

锂硫电池碳硫复合物正极材料的溶剂热辅助制备方法技术,
锂
本发明涉及一种锂硫电池碳硫复合物正极材料的溶剂热辅助制备方法技术，针对现有技术中，采用正极材料在固体和液体相的制备方法，存在制备步骤复杂，费时费力的问题，提供一种制备过程简单，正极材料具有优良内部结构的溶剂热辅助制备方法技术。

一种锂硫电池碳硫复合物正极材料的溶剂热辅助制备方法技术，其步骤如下：
（1）将适量的乳化剂和水按1：1的比例混合溶解，其中乳化剂可以选择聚乙烯氧烷（POE）、十二烷基硫酸钠（SLS）和十二芦烯（EZ）等；
（2）选择适量的碳材料及硫酸铝，对其进行搅拌混合，然后将搅拌混合物加入步骤（1）中配制的乳化溶液中，将碳材料与硫酸铝完全混合，经过搅拌，得到碳硫复合物混合溶液；
（3）将步骤（2）中配制的碳硫复合物混合溶液加入混合分散剂中，使其完全混合；
（4）将步骤（3）中配制的碳硫复合物混合溶液放入沸水中加热，加热时间可以根据配方而定，待溶液完全溶解时即可取出，并加入相应阳离子和镁离子，放置一段时间，使得得到的混合溶液完全复合结晶，得到锂硫电池碳硫复合物正极材料；
（5）最后将步骤（4）中得到的锂硫电池碳硫复合物正极材料经过离心、浓缩液体、沉淀和干燥等后续步骤，得到锂硫电池碳硫
复合物正极材料。

上述技术方案的有益效果：
1、本发明技术方案，采用溶剂热辅助制备的方法，可以大大简化制备步骤，缩短制备时间，而且正极材料具有优良的内部结构，可以提高产品的性能和使用寿命。

2、技术方案选择乳化剂和混合分散剂，使得锂硫电池碳硫复合物正极材料具有良好的分散性和分组性，能够有效的提高电池装配时的性能。

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制备方法[发明专利]

专利名称：一种锂硫电池复合正极材料制备方法专利类型：发明专利
发明人：张治安,邓兆丰,刘晋,赖延清,李劼,刘业翔申请号：CN201110269592.3
申请日：20110910
公开号：CN102324507A
公开日：
20120118
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制备方法。

制备方法包括以下步骤：(1)用固体碱化学活化气相沉积碳纤维；(2)活化后的气相沉积碳纤维与硫混合均匀；(3)在惰性气氛中加热保温，使硫通过毛细管作用进入气相沉积碳纤维孔洞中，即可得硫-气相沉积碳纤维复合材料。

本发明采用的气相沉积碳纤维具有优秀的导电性、良好的机械性能和大的长径比，有利于形成天然的三维导电网络，提高硫电极的导电性，改善锂硫电池的循环性能。

申请人：中南大学
地址：410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号
国籍：CN
代理机构：长沙市融智专利事务所
代理人：魏娟
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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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碳硫复合正极材料及其制备方法以及正极和锂硫电池[发明专利]

专利名称：碳硫复合正极材料及其制备方法以及正极和锂硫电池
专利类型：发明专利
发明人：康丹苗,唐堃,潘广宏
申请号：CN201710491624.1
申请日：20170620
公开号：CN109103424A
公开日：
20181228
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及锂硫电池生产领域，公开了一种碳硫复合正极材料及其制备方法以及正极和锂硫电池。

该正极材料包括分级多孔碳材料和单质硫，所述单质硫吸附在所述分级多孔碳材料的孔隙中，且以所述正极材料的总重量为基准，硫的含量为10‑90重量％；所述分级多孔碳材料中形成有孔径小于2nm的微孔、以及孔径为2‑50nm介孔，其中介孔的总孔容与微孔的总孔容的比值介于0.3‑2之间。

该正极材料通过将介孔的总孔容与微孔的总孔容的比值限定在介于0.3‑2之间，不但能够提高对单质硫吸附量和锂硫电池的比容量；而且还能够提高对硫化物的吸附强度，限制硫化物的溶解，进而提高锂硫电池的循环稳定性。

申请人：神华集团有限责任公司,北京低碳清洁能源研究所
地址：100011 北京市东城区安外西滨河路22号神华大厦
国籍：CN
代理机构：北京润平知识产权代理有限公司
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一种锂硫锂离子电池正极材料的制备方法[发明专利]

专利名称：一种锂硫锂离子电池正极材料的制备方法专利类型：发明专利
发明人：宋振兴,谢玉娟
申请号：CN201510956146.8
申请日：20151221
公开号：CN106898732A
公开日：
20170627
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种锂硫锂离子电池正极材料制备方法，其具体步骤如下：一，硫/碳纳米管复合材料的制备：硫1-5份，多壁碳纳米管4-9份，混合均匀后真空条件下112-400℃保持1-6小时；高分子有机物的覆盖：硫/碳纳米管复合材料1份，聚环氧乙烯1份，混合搅拌，真空条件下120-300℃加热1-30分钟。

本发明提供的锂硫锂离子电池正极材料制备方法，具有成本低，效率高，操作简便，节能环保的特点。

申请人：天津瑞赛可新材料科技有限公司
地址：300457 天津市塘沽区天津经济技术开发区第五大街泰华路12号泰达中小企业发展中心3353房间
国籍：CN
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一种锂硫电池用生物碳负极材料的制备方法[发明专利]

专利名称：一种锂硫电池用生物碳负极材料的制备方法专利类型：发明专利
发明人：黄剑锋,王彩薇,李嘉胤,曹丽云,陈倩,郭玲,钱程申请号：CN201811459446.5
申请日：20181130
公开号：CN109592662A
公开日：
20190409
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种锂硫电池用生物碳负极材料的制备方法，将猕猴桃皮加入水中，然后向其中加入浓酸反应后稀释至中性过滤，干燥得到产物C；在产物C中加入浓硫酸和水，置于水热反应釜中反应溶液D，将溶液D稀释至中性过滤，干燥得产物E；将产物上均匀铺上一层导电石墨，在管式炉内加热反应得到产物F；将产物F冲洗，抽滤，烘干，得到产物G；将产物G与硫粉混合得混合物H；将混合物H置于管式炉内升温反应得多孔生物碳锂硫电池负极材料。

本发明以猕猴桃皮作为生物质原料，采用先混合酸预浸泡，后水热法制备生物碳前驱物，在后期活化中控制活化时间，调控得到适宜储硫的生物碳材料，将其应用于锂硫电池，提升其电化学性能。

申请人：陕西科技大学
地址：710021 陕西省西安市未央大学园区
国籍：CN
代理机构：西安众和至成知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：张震国
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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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一种锂硫电池正极材料及其制备方法[发明专利]

专利名称：一种锂硫电池正极材料及其制备方法
专利类型：发明专利
发明人：李祥村,贺高红,蔡国翠,姜贺龙,褚芳伊,姜晓滨,吴雪梅,代岩,肖武,谷昇翰
申请号：CN202111382261.0
申请日：20211122
公开号：CN114122359A
公开日：
20220301
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种锂硫电池正极材料及其制备方法，具体涉及一种由花状Co(OH)F负载的具有多孔结构的碳基锂硫电池正极材料，制备过程为使用相转化法制备碳纳米管掺杂的多孔碳膜，再利用水热法将花状Co(OH)F均匀的负载在多孔碳膜的表面及内部。

本发明设计的材料，多孔碳基膜具有丰富的孔隙和较大的比表面积，可以物理吸附多硫化物，而花状的Co(OH)F既能从物理角度阻挡多硫化物的穿梭效应、同时也能通过化学作用进一步固定硫物种并对电化学反应起到一定的催化作用，多孔结构为离子和电子的传输提供了路径，缓解多硫化物充放电过程的体积膨胀效应，有效提升Li‑S电池的整体电化学性能。

申请人：大连理工大学
地址：116024 辽宁省大连市甘井子区凌工路2号
国籍：CN
代理机构：大连格智知识产权代理有限公司
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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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(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 201910357920.1
(22)申请日 2019.04.28
(71)申请人南京大学
地址 210093 江苏省南京市鼓楼区汉口路
22号
(72)发明人王学斌　张然　
(51)Int.Cl.
H01M 4/36(2006.01)
H01M 4/38(2006.01)
H01M 4/62(2006.01)
H01M 10/0525(2010.01)
H01M 4/13(2010.01)
(54)发明名称
一种锂硫电池的碳硫复合物正极材料
(57)摘要
本发明公开了一种锂硫电池的碳硫复合物
正极材料，及其制备方法和应用。

该复合材料由
三维筋撑石墨烯与单质硫复合而成，其可直接用
作自支撑锂硫电池正极材料，无需另加导电剂集
流体等。

本发明操作简单，成本低廉，绿色环保，
制得的锂硫电池活性物质利用率高，循环稳定性
优异。

可见本发明提供的三维筋撑石墨烯/硫复
合材料能够有效缓解锂硫电池存在的导电性差、
“穿梭效应”、
体积膨胀等问题。

权利要求书1页说明书3页附图3页CN 110165162 A 2019.08.23
C N 110165162
A
权　利　要　求　书1/1页CN 110165162 A
1.一种自支撑的锂硫电池正极材料，其特征在于，其组成为三维筋撑石墨烯/硫复合物。

2.根据权利要求1所述的三维筋撑石墨烯/硫复合物，其特征在于，其制备方法是三维筋撑石墨烯与单质硫通过熔融扩散的方法制得。

3.根据权利要求1所述的三维筋撑石墨烯/硫复合物，其特征在于，复合过程中三维筋撑石墨烯不需要与硫单质进行接触。

4.根据权利要求1所述的三维筋撑石墨烯，是利用葡萄糖和碳酸铵作为原料，由发泡法制得。

5.根据权利要求2所述的三维筋撑石墨烯/硫复合物制备过程，其特征在于，三维筋撑石墨烯与硫单质在160～180℃温度下，进行真空熔融扩散。

6.根据权利要求2所述的三维筋撑石墨烯/硫复合物制备过程，其特征在于，熔融扩散时间为12h。

7.根据权利要求2所述的三维筋撑石墨烯/硫复合物制备过程，其特征在于，所需三维筋撑石墨烯与硫单质的质量比为1∶20至1∶40。

8.根据权利要求1所述的三维筋撑石墨烯/硫复合物，其特征在于，可直接用作锂硫电池正极，无需另加导电炭黑、聚偏氟乙烯(PVDF)后涂敷在铝集流体上获得正极片。

2。