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专利号: 2022108514703
申请人: 成都大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种金属氧化物‑金属硫化物异质结材料,其特征在于,其化学式为Na0.67NixMn1‑xO2‑MnS2‑Ni3S4(0

2.根据权利要求1所述金属氧化物‑金属硫化物异质结材料,其特征在于,所述异质结材料通过将金属氧化物前驱体Na0.67NixMn1‑xO2(0

3.权利要求1所述金属氧化物‑金属硫化物异质结及其制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:金属氧化物Na0.67NixMn1‑xO2(0

(1)将柠檬酸溶于一定量的乙二醇溶剂中室温搅拌均匀,其中柠檬酸与乙二醇按质量比1:(1~8)进行添加;

(2)将一定量的金属Na盐、Ni盐、Mn盐加入步骤(1)的溶液中继续搅拌均匀,其中金属Na盐、Ni盐、Mn盐的按Na、Ni、Mn元素的摩尔比依次为0.67:x:(1‑x)进行配比添加;

(3)将步骤(2)所得溶液置于油浴锅中40~80℃搅拌2~48h,然后再升温至100~260℃保温2~48h,得到棕黑色的干凝胶;

(4)将得到的凝胶在高纯氮气或者氩气氛下于管式炉中700~1200℃煅烧1~72h,得到黑色金属色氧化物Na0.67NixMn1‑xO2粉末。

步骤2:Na0.67NixMn1‑xO2@S(0

(1)将Na0.67NixMn1‑xO2粉末、碳材料、硫材料按质量比1:(1~5):(1~9)称量混合并研磨均匀;将所得混合料放置在密闭容器中加热至120~300℃保温3~72h,即得到Na0.67NixMn1‑xO2@S复合物;

(2)将Na0.67Ni0.25Mn0.75O2@S复合物、碳材料、粘结剂按质量比(6~12):(1~6):1研磨混合均匀,,加入溶剂研磨形成均匀浆料,所述溶剂的用量以使粘接剂完全溶解并使碳材料均匀分散形成浆料为限;将浆料均匀涂覆在铝箔上或者涂炭铝箔上,在60~80℃下烘干,冷却至室温,得到Na0.67NixMn1‑xO2@S正极。

步骤3:Na0.67NixMn1‑xO2@S锂硫电池的组装

将正极片、负极片、隔膜和醚类电解液密封于电池壳体中构成Na0.67NixMn1‑xO2@S锂硫电池;

步骤4:调控充电电压形成金属氧化物‑金属硫化物异质结Na0.67NixMn1‑xO2‑MnS2‑Ni3S4将组装的Na0.67NixMn1‑xO2@S锂硫电池首先充电至不同的电压,通过Na0.67NixMn1‑xO2本身电化学重构制备金属氧化物‑金属硫化物异质结Na0.67NixMn1‑x‑MnS2‑Ni3S4;其中,首圈充电电压范围设置在3~4.5V。

4.根据权利要求3所述方法,其特征在于,步骤4结束后,将电池拆卸并取出

Na0.67NixMn1‑xO2/S电极,用二甲醚洗涤数次,在手套箱中自然干燥2~72h;然后将电极片上的物质刮下,将刮下的物质在乙二醇二甲醚混合溶液中浸泡,超声0.5~72h,离心去除漂浮的碳材料悬浮液,重复浸泡‑离心操作多次,得到Na0.67NixMn1‑xO2‑MnS2‑Ni3S4异质结构粉体。

5.根据权利要求3所述方法,其特征在于,步骤1中所述金属Na盐选自CH3COONa、Na2SO4、NaCl、Na2CO3、NaHCO3中的一种或几种;金属Ni盐选自Ni(CH3COO)2、NiSO4、NiCl2中的一种或几种;金属Mn盐选自Mn(CH3COO)2、MnSO4、MnCl2、MnCO3中的一种或几种。

6.根据权利要求3所述方法,其特征在于,步骤2中所述碳材料优选为导电碳黑、乙炔黑、科琴碳、活性炭、碳纳米管、石墨烯、多孔碳中、碳纳米纤维的一种;所述硫材料为升华硫。

7.根据权利要求3所述方法,其特征在于,步骤2中所述粘结剂优选为聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯;步骤2所述溶剂优选为N‑甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺中的一种;步骤2中将分散均匀的浆料涂覆在铝箔或涂碳铝箔的一面优先采用喷涂、刮刀涂覆、涂布辊和涂布刷中的一种方式。

8.根据权利要求3所述方法,其特征在于,步骤3中所述负极片含有锂金属或者锂合金;

所述隔膜为聚烯烃或者聚丙烯多孔隔膜;所述醚类电解液为LiTFSI溶解在二氧戊醚类环与乙二醇二甲醚混合所得混合醚中形成的电解液。

9.权利要求1所述金属氧化物‑金属硫化物异质结材料在锂硫电池中的应用。

10.一种锂硫电池正极材料,其特征在于,其其化学式为Na0.67NixMn1‑xO2‑MnS2‑Ni3S4(0