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一种基于固相反应机制的硫正极材料及其制备方法

发布时间: 2022-07-22

基本信息

合作方式： 技术许可
成果类型： 发明专利
行业领域：
新材料技术,新能源及节能技术,新材料产业,新能源产业,制造业
成果介绍
本发明属于二次电池领域，并具体公开了一种基于固相反应机制的硫正极材料及其制备方法，该硫正极材料包括PAN/SmSenTe1?m?n外壳和SxSey内核，其中，所述SxSey内核位于所述PAN/SmSenTe1?m?n外壳的内部，且所述SxSey内核和PAN/SmSenTe1?m?n外壳之间存在空腔；本发明的硫正极材料在碳酸酯类电解液中以固相反应机制工作，充放电时该材料的表面形成一层导锂离子的固体电解质界面膜，锂离子通过界面膜传导与活性物质SxSey发生电化学反应，可以彻底杜绝可溶性多硫化锂的形成和溶剂化过程，从根本上提升锂硫电池的循环稳定性和降低电解液用量。
成果亮点
1.本发明的硫正极材料的表面为一层可以导锂离子的固体电解质界面膜(SEI)，其可以阻挡电解液与活性物质硫直接接触，而锂离子可以通过这层界面膜传导和活性物质硫发生反应，即该硫正极材料可以在碳酸酯类电解液中以“固-固”反应机制工作，彻底杜绝可溶性多硫化锂的形成和溶剂化过程，从根本上提升循环稳定性和降低电解液用量。 2.本发明的硫正极材料具有空腔结构，其可以缓冲活性物质在充放电过程中的体积膨胀，防止材料结构和充分电过程中形成的界面的破坏，有效提升材料的循环稳定性。 3.本发明的硫正极材料中硫含量易调控，可以达到70wt％以上，有效提升正极活性物质含量，有利于提高电池的能量密度。 4.本发明结合静电纺丝和原位转化的方法制备空腔结构的核壳材料，同时通过对各原料比例和工艺参数的设置，得到尺寸适宜、性能良好的硫正极材料。
团队介绍
李真，华中科技大学材料科学与工程学院教授、博导，2020年入选国家海外高层次青年人才计划，2019年入选湖北省“百人计划”青年百人，2017年获湖北省优秀博士学位论文，2020年获湖北省自然科学一等奖（“基于协同传输机制的新型下一代电池关键材料”，排名4/5）。于2014年在华中科技大学获得博士学位，2015-2018年在新加坡南洋理工大学从事博士后研究。主要研究锂离子电池、金属硫基电池、水系电池、固态电池、新型电池监测技术等，主持国家重点研发计划青年科学家课题、国家自然科学基金面上项目和湖北省技术创新专项子课题等，在***，***，Joule，***，***等期刊发表论文40余篇，公开或获授权发明专利20余项。
成果资料