CN109585827A - 一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法 - Google Patents

一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109585827A
CN109585827A CN201811434105.2A CN201811434105A CN109585827A CN 109585827 A CN109585827 A CN 109585827A CN 201811434105 A CN201811434105 A CN 201811434105A CN 109585827 A CN109585827 A CN 109585827A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon nanotube
sulfur doping
doping carbon
titanium dioxide
coated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811434105.2A
Other languages
English (en)
Inventor
赖梦瑶
詹春燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongguan University of Technology
Original Assignee
Dongguan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongguan University of Technology filed Critical Dongguan University of Technology
Priority to CN201811434105.2A priority Critical patent/CN109585827A/zh
Publication of CN109585827A publication Critical patent/CN109585827A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明属电极材料领域，具体涉及一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法；首先，将碳纳米管加入到去离子水内，分散处理，加入硫化钠溶液，加入到反应釜中，恒温反应，离心分离，冲洗，真空干燥，制备得到硫掺杂碳纳米管，最后，将浓氨水、钛酸四乙酯、有机溶剂组成的A液加入到硫掺杂碳纳米管分散液中，恒温搅拌，离心分离，冲洗，真空干燥，煅烧处理，制备得到二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管；二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管制备过程易操作，制备经济成本低，能够实现大规模生产，制备得到的二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管拥有较大的比表面积，较高的电子传输能力以及首次充放电容量，循环性能优良。

Description

一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备 方法
技术领域
本发明属电极材料领域，具体涉及一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法。
背景技术
近年来，全球经济快速发展对能源需求的不断增长以及环境污染的日益严重，发展具有高能量密度、长循环寿命、高安全性、绿色环保和低成本的二次电池在新能源领域具有重大意义，锂硫电池是正在开发的二次电池体系中具有较高能量密度的一种，采用单质硫或含硫材料作为正极活性物质，其理论能量密度达2600Wh/kg，且具有硫资源丰富、环境友好、价格便宜等优点。
但是，目前锂硫电池尚存在一些问题，严重阻碍了锂硫电池的实际应用，具体说来，锂硫电池还存在以下问题：首先，单质硫的电子导电性和离子导电性差，硫材料在室温下的电导率极低（电导率仅5.0×10-30S·cm-1），反应的最终产物多硫化物，该类化合物能够溶于电解液，使锂硫电池的容量衰减急剧下降，导致电池循环性能差，不利于电池的高倍率性能；其次，硫和硫化锂的密度分别为2.36g·cm-3和1.66g·cm-3，在充放电过程中有高达42%的体积膨胀或收缩，这种膨胀会导致正极形貌和结构的改变，导致硫与导电骨架的脱离，从而造成容量的衰减。
为了解决锂硫电池的这些问题，公开号为CN103500820A 的中国专利公开了一种用于锂硫电池的硫/多孔碳包覆碳纳米管复合正极材料及其制备方法，单质硫分散负载在多孔碳包覆碳纳米管复合碳材料内部的孔道中及其表面的纳米多孔碳结构的孔结构中，该复合碳材料纳米尺度的网络孔道有效抑制了多硫化锂的溶解扩散流失，使其具有较高的活性物质硫的利用率，大大提高了锂硫电池的循环稳定性。
然而，利用碳的网络孔道对单质硫进行负载时，碳对多硫化物不能起到约束作用，多硫化物依然溶于电解液，使锂硫电池的容量衰减急剧下降，导致电池循环性能差。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法，本发明通过在硫掺杂碳纳米管表面包覆二氧化钛，防止多硫化物溶于电解液，造成的容量衰减、循环性能差的现象发生。
一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、硫掺杂碳纳米管的制备：将碳纳米管加入到去离子水内，其中碳纳米管的质量为20-300mg，去离子水体积为30-150mL，超声波分散处理3-5h，将硫化钠水溶液加入到碳纳米管分散液中，硫化钠水溶液加入的体积为5-30mL，硫化钠水溶液的质量浓度为5mg/L，将混合后的液体加入到反应釜中，恒温反应，恒温反应时间为6-20h，恒温反应温度为120-180℃，反应完成后，将其经过离心分离获得固体，再用去离子水及乙醇冲洗，将其进行真空干燥，真空干燥温度为50-100℃，真空干燥时间为24-36h，制备得到硫掺杂碳纳米管；
S2、二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管的制备：将浓氨水及钛酸四乙酯加入到有机溶剂内，均匀搅拌，记为A液，其中氨水浓度为1%-30%，钛酸四乙酯浓度为1-35%，将步骤S1制备得到的硫掺杂碳纳米管加入到有机溶剂内，其中硫掺杂碳纳米管的质量为3-9g，有机溶剂体积为250-700mL，超声波分散处理3-5h，得到硫掺杂碳纳米管分散液，将A液缓慢加入到硫掺杂碳纳米管分散液中，恒温搅拌，恒温搅拌温度为30-70℃，搅拌速度为800-1200r/min，搅拌时间为12-36，反应完成后，将其经过离心分离获得固体，再用去离子水及乙醇冲洗，将其进行真空干燥，真空干燥温度为70-90℃，真空干燥时间为24-36h，干燥完成后，将其进行煅烧处理，煅烧温度为500-700℃ 煅烧时间为5-10h，制备得到二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管。
优选的，步骤S2所述的有机溶剂为乙醇、环乙烷、异丙酮、丙酮中的一种或几种。
有益效果
（1）步骤S1利用碳纳米管为导电骨架负载硫，制备得到质量相对较高的碳纳米管负载硫，通过调节硫化钠与碳纳米管的用量可以控制硫掺杂的浓度，实现对碳纳米管的可控掺杂，另外，碳纳米管的柔性结构可以对硫的体积膨胀起到缓冲作用，且碳纳米管为电子传输提供了导电路径，从而提高了正极表面的电子传输能力。
（2）步骤S2通过溶胶-凝胶涂覆方法在硫掺杂碳纳米管表面均匀包覆一层二氧化钛，增大了硫掺杂碳纳米管的比表面积，从而增加了用于储存锂的界面表面积，同时增加了硫掺杂碳纳米管表面的电子传递能力，表面的二氧化钛对多硫化物拥有较强的吸附作用，从而抑制电极的活性物质逐渐减少的现象发生，还能抑制多硫化锂溶解于电解液，使锂硫电池的容量衰减急剧下降，内阻增加的现象发生，进而提高锂硫电池的循环性能，降低电池容量衰减的速度，使硫锂电池拥有较好的充放电性能。
（3）本发明二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备过程易操作，制备经济成本低，能够实现大规模生产，制备得到的二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管拥有较大的比表面积，较高的电子传输能力以及首次充放电容量，循环性能优良。
附图说明
图1为二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管流程示意图。
图2中a、b、c分别为实施例1中步骤S1所用碳纳米管及制备得到的硫掺杂碳纳米管SEM图、 实施例1中步骤S2制备得到的二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管SEM图。
图3为S2制备得到的二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管TEM图。
图4为对比例3制备得到的硫掺杂多孔碳纳米管锂硫电池正极材料循环伏安曲线图。
图5为实施例5制备得到的二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料循环伏安曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明；应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明请求保护的范围；此外，还应理解，在阅读了本发明所讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1-5
一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、硫掺杂碳纳米管的制备：将碳纳米管加入到去离子水内，超声波分散处理，将硫化钠水溶液加入到碳纳米管分散液中，将混合后的液体加入到反应釜中，恒温反应，反应完成后，将其经过离心分离获得固体，再用去离子水及乙醇冲洗，将其进行真空干燥，制备得到硫掺杂碳纳米管。
S2、二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管的制备：将浓氨水及钛酸四乙酯加入到有机溶剂内，均匀搅拌，记为A液，将步骤S1制备得到的硫掺杂碳纳米管加入到有机溶剂内，超声波分散处理，得到硫掺杂碳纳米管分散液，将A液缓慢加入到硫掺杂碳纳米管分散液中，恒温搅拌，反应完成后，将其经过离心分离获得固体，再用去离子水及乙醇冲洗，将其进行真空干燥，真空干燥完成后，将其进行煅烧处理，制备得到二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管。
作为本发明较为优选的实施方式，实施例中步骤S1所述的超声波分散处理时间为3-5h。
作为本发明较为优选的实施方式，实施例中步骤S1所述的硫化钠水溶液的质量浓度为5mg/L。
作为本发明较为优选的实施方式，实施例中步骤S1所述的真空干燥过程中，真空干燥温度为50-100℃，真空干燥时间为24-36h。
作为本发明较为优选的实施方式，实施例中步骤S2所述的有机溶剂为乙醇、环乙烷、异丙酮、丙酮中的一种或几种。
作为本发明较为优选的实施方式，实施例中步骤S2所述的超声波分散处理时间为3-5h。
作为本发明较为优选的实施方式，实施例中步骤S2所述的恒温搅拌过程中，恒温搅拌温度为30-70℃，搅拌速度为800-1200r/min，搅拌时间为12-36h。
作为本发明较为优选的实施方式，实施例中步骤S2所述的真空干燥过程中，真空干燥温度为70-90℃，真空干燥时间为24-36h。
其中，实施例1-5二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管的制备过程中，步骤S1硫掺杂碳纳米管的制备过程中，碳纳米管的质量为Amg，去离子水体积为BmL，硫化钠水溶液加入的体积为CmL，恒温反应时间为Dh，恒温反应温度为E℃，步骤S2二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管的制备过程中，A液中氨水浓度为F%，钛酸四乙酯浓度为G%，硫掺杂碳纳米管加入到有机溶剂内，硫掺杂碳纳米管的质量为Hg，有机溶剂体积为ImL，煅烧温度为J℃ 煅烧时间为Kh，具体各步骤相关数据详见表1。
表1各步骤相关数据
实施例1中步骤S1所用碳纳米管及制备得到的硫掺杂碳纳米管SEM图分别如图2中a、b所示，由碳纳米管的SEM图a可以看出：碳纳米管管径相对较为均匀，碳纳米管管长大概有1-2μm；由制备得到的硫掺杂碳纳米管的SEM图b可以看出：碳纳米管依然保持完整形态，表明硫掺杂在碳纳米管管内，且没有团聚现象发生。
实施例1中步骤S2制备得到的二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管SEM图如图2中c所示，由制备得到的二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管SEM图c可以看出：在硫掺杂碳纳米管表面包覆着一层致密的二氧化钛，且从图2中a的碳纳米管SEM图、b的硫掺杂碳纳米管SEM图、c的二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管的SEM图经过对比可以发现，碳纳米管的形态未发生较大改变；二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管TEM图如图3所示，由制备得到的二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管TEM图可以看出：碳纳米管弯曲折叠在一起，在其表面可以观察到一层薄薄的二氧化钛，呈现出弯曲褶皱的形态。
对比例1
一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、硫掺杂碳纳米管的制备：将碳纳米管加入到去离子水内，其中碳纳米管的质量为350mg，去离子水体积为200mL，超声波分散处理1h，将硫化钠水溶液加入到碳纳米管分散液中，硫化钠水溶液加入的体积为40mL，硫化钠水溶液的质量浓度为2mg/L，将混合后的液体加入到反应釜中，恒温反应，恒温反应时间为3h，恒温反应温度为250℃，反应完成后，将其经过离心分离获得固体，再用去离子水及乙醇冲洗，将其进行真空干燥，真空干燥温度为130℃，真空干燥时间为12h，制备得到硫掺杂碳纳米管；
S2、二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管的制备：将浓氨水及钛酸四乙酯加入到乙醇内，均匀搅拌，记为A液，其中氨水浓度为35%，钛酸四乙酯浓度为42%，将步骤S1制备得到的硫掺杂碳纳米管加入到乙醇内，其中硫掺杂碳纳米管的质量为12g，乙醇体积为800mL，超声波分散处理2h，得到硫掺杂碳纳米管分散液，将A液缓慢加入到硫掺杂碳纳米管分散液中，恒温搅拌，恒温搅拌温度为100℃，搅拌速度为400r/min，搅拌时间为40h，反应完成后，将其经过离心分离获得固体，再用去离子水及乙醇冲洗，将其进行真空干燥，真空干燥温度为110℃，真空干燥时间为15h，干燥完成后，将其进行煅烧处理，煅烧温度为850℃ 煅烧时间为12h，制备得到二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管。
对比例2
本实施例提供一种硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法，与实施例1相比，本实施例步骤S1硫掺杂碳纳米管的制备过程与实施例1完全相同，不同之处在于，本实施例没有步骤S2二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管的制备过程，即没有二氧化钛包覆，硫掺杂碳纳米管为最终锂硫电池正极材料。
对比例3
本实施例提供一种硫掺杂多孔碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：
将碳纳米管与氢氧化钾混合均匀，然后在惰性气体气氛下，逐渐升温至700℃，然后保温一段时间后降温至室温，用酸将剩余KOH去除，过滤出固体干燥，得到多孔碳纳米管；将制备得到的多孔碳纳米管与单质硫按质量比1：4比例混合，在保护气氛下150℃共热12h，即可得到硫掺杂多孔碳纳米管。
将实施例1-5制备得到二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料与对比例1-3制备得到的锂硫电池正极材料进行充放电容量测试，测试结果如表2所示，（表2中数字1-5分别代表着实施例1-5，数字6-8分别代表着对比例1-3）。
表2充放电容量测试结果
1 2 3 4 5 6 7 8
首次充放电容量（mA•h/g） 1513 1527 1625 1638 1589 1394 1349 1427
第100次充放电容量（mA•h/g） 1107 1114 1226 1273 1162 792 561 913
充放电容量损失（mA•h/g） 406 413 399 365 427 602 788 514
由表2充放电容量测试结果可知：实施例1-5制备得到的二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料首次充放电容量最低为1513 mA•h/g，第100次充放电容量最低为1107mA•h/g，充放电容量损失最高为427mA•h/g，对比例1-3制备得到的锂硫电池正极材料首次充放电容量最高为1427 mA•h/g，第100次充放电容量最高为913 mA•h/g，充放电容量损失最低为514mA•h/g，实施例1-5制备得到的二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料首次充放电容量最低值、第100次充放电容量最低值均高于对比例1-3制备得到的锂硫电池正极材料最高值，且实施例1-5制备得到的二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料充放电容量损失最高值低于对比例1-3制备得到的锂硫电池正极材料最低值，综上所述，实施例1-5制备得到的二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料明显优于对比例1-3制备得到的锂硫电池正极材料；实施例4制备得到的二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料首次充放电容量为1638 mA•h/g，第100次充放电容量为1273 mA•h/g，充放电容量损失为365mA•h/g，均为实施例中最佳，故实施例4为最佳实施例。
对比例4
将对比例3制备得到的硫掺杂多孔碳纳米管锂硫电池正极材料与实施例5制备得到的二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料通过循环伏安曲线进行分析，图4为对比例3制备得到的硫掺杂多孔碳纳米管锂硫电池正极材料循环伏安曲线，图4中1、2分别代表着第一圈、第二圈扫描曲线，图5为实施例5制备得到的二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料循环伏安曲线图5中1、2分别代表着第一圈、第二圈扫描曲线，由图4、图5的循环伏安曲线可以看出：硫掺杂多孔碳纳米管锂硫电池正极材料循环伏安曲线中第一圈扫描时，氧化峰峰值大概为1.45mA，二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料循环伏安曲线中第一圈扫描时，氧化峰峰值大概为2.39mA，且图5循环伏安曲线相较与图4循环伏安曲线明显尖锐，电流相对较大，表明二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料拥有更高的电子传输能力，图5二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料循环伏安曲线第二圈扫描曲线相较于第一圈扫描曲线发生正移，表明多硫化物溶解，产生空位及孔隙，有助于与电解液接触，从而促进电子的传输能力，产生了正移的现象。
通过上述实施例和对比例的对比结果可以看出，本发明通过在硫掺杂碳纳米管表面包覆二氧化钛，防止多硫化物溶于电解液，造成的容量衰减、循环性能差的现象发生。
以上所述，仅为本发明的说明实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，做出的若干改进和补充也应视为本发明的保护范围；凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，利用以上所揭示的技术内容做出的些许更改、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所做的任何等同变化的更改、修饰与演变，均仍属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、硫掺杂碳纳米管的制备：将碳纳米管加入到去离子水内，超声波分散处理3-5h，将硫化钠水溶液加入到碳纳米管分散液中，将混合后的液体加入到反应釜中，恒温反应，反应完成后将其经过离心分离获得固体，再用去离子水及乙醇冲洗，将其进行真空干燥，真空干燥温度为50-100℃，真空干燥时间为24-36h，制备得到硫掺杂碳纳米管；
S2、二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管的制备：将浓氨水及钛酸四乙酯加入到有机溶剂内，均匀搅拌，记为A液，将步骤S1制备得到的硫掺杂碳纳米管加入到有机溶剂内，超声波分散处理3-5h，得到硫掺杂碳纳米管分散液，将A液缓慢加入到硫掺杂碳纳米管分散液中，恒温搅拌反应，反应完成后将其经过离心分离获得固体，再用去离子水及乙醇冲洗，将其进行真空干燥，真空干燥温度为70-90℃，真空干燥时间为24-36h，干燥完成后，将其进行煅烧处理，制备得到二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1所述的碳纳米管的质量为20-300mg，去离子水体积为30-150mL。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1所述的硫化钠水溶液加入的体积为5-30mL，硫化钠水溶液的质量浓度为5mg/L。
4.根据权利要求1所述的一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1所述的恒温反应过程中，恒温反应时间为6-20h，恒温反应温度为120-180℃。
5.根据权利要求1所述的一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2所述的有机溶剂为乙醇、环乙烷、异丙酮、丙酮中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2所述的A液中氨水浓度为1%-30%，钛酸四乙酯浓度为1-35%。
7.根据权利要求1所述的一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2所述的硫掺杂碳纳米管加入到有机溶剂内，硫掺杂碳纳米管的质量为3-9g，有机溶剂体积为250-700mL。
8.根据权利要求1所述的一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2所述的恒温搅拌反应过程中，恒温搅拌温度为30-70℃，搅拌速度为800-1200r/min，搅拌时间为12-36h。
9.根据权利要求1所述的一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2所述的煅烧过程中，煅烧温度为500-700℃， 煅烧时间为5-10h。
CN201811434105.2A 2018-11-28 2018-11-28 一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法 Pending CN109585827A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811434105.2A CN109585827A (zh) 2018-11-28 2018-11-28 一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811434105.2A CN109585827A (zh) 2018-11-28 2018-11-28 一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109585827A true CN109585827A (zh) 2019-04-05

Family

ID=65924848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811434105.2A Pending CN109585827A (zh) 2018-11-28 2018-11-28 一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109585827A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110846888A (zh) * 2019-11-27 2020-02-28 宁波大学 一种硫掺杂二氧化钛纳米纤维的制备方法
CN111554934A (zh) * 2020-05-14 2020-08-18 陕西科技大学 一种用于锂硫电池电极的生物碳负载二氧化钛及其制备方法
CN113937294A (zh) * 2021-09-30 2022-01-14 海南大学 一种抑制锂-硫电池正极材料穿梭效应的复合物及方法
CN114620713A (zh) * 2022-04-13 2022-06-14 楚能新能源股份有限公司 一种Na离子与非金属共掺杂碳纳米管的制备方法及锂离子电池

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040058246A1 (en) * 2002-09-23 2004-03-25 Samsung Sdi Co., Ltd. Positive active material of a lithium-sulfur battery and method of fabricating same
CN103787304A (zh) * 2014-02-19 2014-05-14 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种一步法合成异相原子掺杂碳材料的方法
CN106784819A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 清华大学深圳研究生院 一种锂硫电池正极材料及其制备方法
CN108172806A (zh) * 2018-01-08 2018-06-15 北京理工大学 一种复合纳米结构双效固硫锂硫电池正极材料的制备方法
CN108258204A (zh) * 2017-12-21 2018-07-06 湘潭大学 锂硫电池复合正极材料、其制备方法及锂硫电池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040058246A1 (en) * 2002-09-23 2004-03-25 Samsung Sdi Co., Ltd. Positive active material of a lithium-sulfur battery and method of fabricating same
CN103787304A (zh) * 2014-02-19 2014-05-14 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种一步法合成异相原子掺杂碳材料的方法
CN106784819A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 清华大学深圳研究生院 一种锂硫电池正极材料及其制备方法
CN108258204A (zh) * 2017-12-21 2018-07-06 湘潭大学 锂硫电池复合正极材料、其制备方法及锂硫电池
CN108172806A (zh) * 2018-01-08 2018-06-15 北京理工大学 一种复合纳米结构双效固硫锂硫电池正极材料的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李庆洲: ""液相法制备碳纳米管/硫正极材料及电化学性能研究"", 《广东化工》 *
罗艳: ""多孔结构复合材料的制备及锂硫电池性能研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110846888A (zh) * 2019-11-27 2020-02-28 宁波大学 一种硫掺杂二氧化钛纳米纤维的制备方法
CN111554934A (zh) * 2020-05-14 2020-08-18 陕西科技大学 一种用于锂硫电池电极的生物碳负载二氧化钛及其制备方法
CN111554934B (zh) * 2020-05-14 2021-09-07 陕西科技大学 一种用于锂硫电池电极的生物碳负载二氧化钛及其制备方法
CN113937294A (zh) * 2021-09-30 2022-01-14 海南大学 一种抑制锂-硫电池正极材料穿梭效应的复合物及方法
CN114620713A (zh) * 2022-04-13 2022-06-14 楚能新能源股份有限公司 一种Na离子与非金属共掺杂碳纳米管的制备方法及锂离子电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109585827A (zh) 一种二氧化钛包覆硫掺杂碳纳米管锂硫电池正极材料的制备方法
CN106816603B (zh) 一种三维石墨烯气凝胶载硫复合材料及其制备方法和应用
CN104659338A (zh) 锂硫电池正极材料的制备方法
CN109950480A (zh) 一种锂离子电池负极材料碳包覆硫化锡纳米带的制备方法
CN112421005A (zh) 一种三维石墨烯-c3n4复合材料及其制备方法和应用、半电池
CN109256556B (zh) 一种核壳结构的十字星状Cu/Cu2O/CuO@Ppy复合材料及其制备方法和应用
CN114203952A (zh) 一种钠离子电池负极及制备方法和应用
CN107293694A (zh) 多硫聚合物复合材料其制备方法与应用
CN109817911A (zh) 一种花状多孔八硫化九钴载硫复合材料及其制备方法
CN112786868A (zh) 一种锂硫电池复合正极材料的制备方法
CN109841852B (zh) 一种锌溴单液流电池用正极活性材料及其制备和应用
CN105742619A (zh) 一种无定型锰氧化物包覆铁氧化物锂/钠离子电池负极材料及其制备方法
CN111384368A (zh) 一种碳硒复合材料及其制备方法和在锂硒电池中的应用
CN110165194A (zh) 一种聚三[4-(2-噻吩基)苯基]胺/硫正极材料及其制备方法和应用
CN111653728A (zh) 一种锂硫电池多孔正极及其制备方法和应用
CN113451054B (zh) 一种锂离子电容电池及其制备方法
CN113659142A (zh) 氮掺杂的石墨烯气凝胶及其制备方法、锂硫电池正极材料及其制备方法、锂硫电池
CN109920986B (zh) 一种三维多孔结构复合电极材料的制备方法与应用
CN110808170B (zh) 具多孔氮化碳夹层材料构型的高能超级电容器及制备方法
CN111508725A (zh) 自支撑碳材料制备和其制备的水系杂化高压电容器
CN111570821B (zh) 一种用于锂硫电池的纳米银颗粒复合硫材料及其制备方法
CN115724469B (zh) 碳包覆的四氧化三锰亚微米球壳材料及其制备方法和应用
CN112490413B (zh) 一种碳纳米管硫正极材料的制备方法及其在钠硫电池中的应用
CN114956038B (zh) 一种碳化钼修饰的中空氮掺杂碳颗粒及其制备方法和应用
CN114520327B (zh) 一种介孔二硫化钼/碳复合材料的制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190405

RJ01 Rejection of invention patent application after publication