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一种具有三明治结构的导电聚合物/硫复合正极材料的制备方法
发布时间: 2022-08-23
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
成果介绍
本发明涉及一种高分子导电聚合物/硫复合正极材料的制备方法，该方法包括三大步骤：第一步，以磷酸、苯胺、双氧水、氯化铁为原料通过水热法制备聚苯胺空心球；第二步，以聚苯胺空心球、五水硫代硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和盐酸为原料通过常温液相合成法制备聚苯胺/硫三明治复合材料前驱体；第三步，以上述前驱体、苯胺、盐酸、过硫酸铵为原料合成聚苯胺/硫三明治复合正极材料。本发明方法工艺简单、环境友好、适合工业化生产，所制备的三明治结构复合电极材料用于锂硫电池时表现出高比容量、循环性能好、倍率性能佳等优点。
成果亮点
科技的飞速发展，人们对移动电子设备提出了诸多要求：更安全、更快捷、电池容量更大、待机时间更长，而传统锂离子电池正极材料例如磷酸铁锂等，具有较低的理论比容量，限制了进一步的发展。锂硫电池因其具有很高的比容量(1673mAh*g)和能量密度(2600Wh*kg)引起了人们的广泛关注。但是，以单质硫为正极材料的锂硫电池的以下缺点阻碍了其商业化的步伐：
1.单质硫的绝缘性。单质硫在室温下为电子和离子的绝缘体,在室温下的电子传导率为5×10S cm，离子传导率为～10，导致锂硫电池内阻增加，活性物质利用率低。因此在制作电极时需要添加大量的导电剂(如乙炔黑、科琴黑)，使电极体系的能量密度有所降低。
2.聚硫化合物的溶解。电化学反应产生的中间产物多硫化物(LiS,n＞4)在电解液中溶解、扩散至锂负极并与之发生反应，造成“穿梭效应”。绝缘性不溶物LiS和LiS在正极材料表面沉积，导致活性物质的电接触恶化，循环稳定性下降。
3.活性物质的体积变化。单质硫(***)和硫化锂(***)在充放电过程中的密度差异造成了大约76％的体积变化，导致活性物质结构的破坏和脱落。
团队介绍
严敏，武汉工程大学材料科学与工程学院，特聘副教授。
2021年-至今：武汉工程大学材料科学与工程学院，新能源材料与器件专业，特聘副教授
2017年-2020年：中国科学院化学研究所，先进储能材料，博士后
2013年-2017年：武汉理工大学材料学院，材料学，博士学位
2009年-2012年：武汉理工大学材料学院，材料科学与工程，硕士学位
2005年-2009年：武汉理工大学材料学院，复合材料与工程，学士学位
成果资料
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