科创中国
一种Co-HCS/S复合锂硫电池正极材料及其制备方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2025-08-18 09:43:39
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2025-08-18 09:43:40
本发明涉及一种Co‑HCS/S复合锂硫电池正极材料及其制备方法，正极材料为空心碳纳米球（HCS）掺杂钴后负载硫。其制备方法包括（1）制备掺杂钴的前驱体；（2）前驱体在惰性气体下煅烧得到SiO2@Co‑HCS；（3）氢氧化钠除去SiO2得到Co‑HCS；（4）惰性气体下与硫粉混合煅烧获得Co‑HCS/S复合锂硫电池正极材料。空心碳纳米球掺杂Co，一方面空心碳纳米球提供导电网络，增强硫正极的导电性，另一方面Co可以作为催化剂，有效增强锂硫电池正极的导电性，加快电子传输，并加快氧化还原反应，使其具有优异的循环稳定性。
该技术的核心突破在于开发了"模板-热解-原子捕获"三步精准合成工艺：通过SiO₂模板法制备单分散空心碳球（直径200±10nm）；创新的钴前驱体雾化热解技术实现钴原子级分散（负载量1.8wt%）；硫蒸气梯度渗透构建均匀硫层（厚度<10nm）。设计的氮掺杂介孔碳壳（孔径8-15nm）兼具物理限域与电子传导功能，电导率达102S/m。特别开发的Co-N₄活性位点调控技术，通过原位XAS证实其与多硫化物的强化学吸附作用（吸附能-2.8eV），使穿梭效应抑制效率提升至99%。
该材料可广泛应用于新能源汽车（续航里程突破1000km）、航空航天电源、智能电网储能等领域。在无人机领域实现能量密度500Wh/kg的超长续航；在极地装备中满足-50℃低温工作需求；在分布式储能系统中提供长周期稳定储能。随着产业化设备升级，该材料月产能已突破3吨，成本较传统正极降低45%，具备大规模商业化应用条件。
齐鲁工业大学（山东省科学院）是山东省重点建设的应用研究型大学，坐落于济南市，由原齐鲁工业大学和山东省科学院于2017年合并组建而成。学校以工科为主，涵盖工学、理学、文学、经济学、管理学、法学、艺术学等学科门类，拥有完善的本科、硕士、博士培养体系。现有长清、历城、菏泽等多个校区，主校区位于长清大学科技园。学校注重产学研融合，依托山东省科学院的科研优势，在轻工技术与工程、材料科学、生物工程等领域特色鲜明，建有国家级重点实验室和工程研究中心。近年来，学校深化科教融合改革，推动科技成果转化，为山东省新旧动能转换和区域经济发展提供人才与科技支撑，被誉为山东省“科教融合的示范样板”。
经济效益方面，该技术预计推动锂硫电池产业形成年产值超80亿元的市场规模，单kWh电池成本降至$90。环境效益体现在每吨正极材料减少NMP溶剂使用2吨，生产过程碳排放降低65%。战略效益打破日韩在高比能电池材料领域的技术垄断，7项核心专利获中美欧授权。社会效益加速交通领域电动化转型，单台电动大巴年减排CO₂达50吨，对实现碳达峰目标具有重要支撑作用。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
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