专利汇可以提供一种钠硫电池正极材料的制备方法及其应用专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种钠硫 电池 正极材料 的制备方法及其在钠硫电池中的应用。所述正极材料制备方法通过一种基于硬模板造孔,以及 喷雾干燥 技术 造粒 技术制备球状三维多孔结构的载硫材料,进而与硫粉制备复合正极材料。所述Ti3C2/S复合正极材料具有良好的电导率,特殊的二维层状结构,和较高的 比表面积 等特点,应用于钠硫电池中,有利于 电子 的高速传输,从而提高了电池性能。,下面是一种钠硫电池正极材料的制备方法及其应用专利的具体信息内容。
1.一种钠硫电池正极材料的制备方法,所述正极材料是一种球状三维多孔结构的Ti3C2/S复合正极材料,所述方法包括以下步骤:
第一步,制备Ti3C2分散液;
将MAX相Ti3C2Al粉末置于去离子水中,超声分散至均匀状态得到水相分散液,随后在磁力搅拌作用下,缓慢滴加HF溶液;HF溶液滴加完成后,持续磁力搅拌12h-48h,等待反应体系静置分层后,对其沉淀产物使用去离子水和无水乙醇反复高速离心清洗,待高速离心后剩余液体为中性时,停止离心清洗,将沉淀物与去离子水混合,经过超声分散,得到Ti3C2分散液。
第二步,制备Ti3C2/SiO2材料
将SiO2粉末置于去离子水中,通过磁力搅拌和超声分散使其在去离子水中分散均匀,得到SiO2分散液,将SiO2分散液与第一步得到的Ti3C2分散液混合,并通过磁力搅拌和超声分散,使得混合溶液中的SiO2和Ti3C2分散均匀;将分散均匀的Ti3C2/SiO2分散液,在150℃-250℃雾化温度下进行喷雾干燥,得到Ti3C2/SiO2复合物;
第三步,制备空心球状多孔Ti3C2材料
将第二步制得的Ti3C2/SiO2样品置于一定浓度的氢氟酸水溶液中,持续静置24h后,取出上清液,并重新加入同样浓度的氢氟酸水溶液,继续静置24h,此步骤需重复5-10次;所得样品需反复离心清洗,去除多余的刻蚀副产物,通过真空干燥,将离心清洗后样品烘干,得到空心球状多孔Ti3C2材料;
第四步,制备Ti3C2/S复合正极材料
将第三步制得的空心球状多孔Ti3C2材料和纳米硫粉放入玛瑙研钵,研磨20-40min,使两种粉末混合均匀;然后将玛瑙研钵移至通风橱内,逐滴滴加CS2,同时使用研钵反复研磨均匀,将研磨完成后的样品在氩气氛围下放入反应釜中,在150-160℃下保温8-14h;待冷却至室温后,得到Ti3C2/S复合正极材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:第一步中所述水相分散液中MAX相Ti3C2Al粉末与去离子水的质量体积比为1:100-300g/mL。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:第一步中,所述的HF溶液浓度为
10wt%-50wt%,所述的HF溶液体积用量为水相分散液体积用量的50%。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:第二步中所述SiO2分散液的SiO2浓度为50-500mg/mL,SiO2粉末的粒径为300nm。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:第二步中,所述Ti3C2分散液的Ti3C2浓度为5-50mg/mL,所述混合溶液中Ti3C2溶质与SiO2溶质质量比例为1:20-50。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法,其特征在于:第二步中,所述喷雾干燥的雾化压力为600-1000Pa。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:第三步中,高速离心清洗时离心机转速为5000-10000r/min,每次离心时长为5-10min,并使用去离子水作为离心清洗溶液。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:第三步中,所述氢氟酸溶液质量分数为3%-10%。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:第四步中,所述CS2用量和纳米硫粉用量关系为:1g纳米硫粉使用1-10mL CS2。
10.根据权利要求1-9任一项所述制备方法制得的Ti3C2/S复合正极材料用于钠硫电池的应用方法,包括采用所述Ti3C2/S复合正极材料制备Ti3C2/S正极片及组装钠硫电池,其特征在于:
将所述的Ti3C2/S复合正极材料、科琴黑和粘结剂聚偏氟乙烯PVDF按照质量比8:1:1混合,在玛瑙研钵中研磨1-3h,随后逐滴滴加N-甲基吡咯烷酮,直到物料完全溶解为止,再继续研磨20-50min,得到黑色浆体,使用自动浆料涂覆机,将其涂覆在含碳铝箔上,55-65℃下真空干燥8-14h,得到均匀Ti3C2/S正极片;其中浆料的涂覆厚度为10-100μm;
对所得的Ti3C2/S正极片进行剪裁并作为钠硫电池的正极,以金属钠片为负极,玻璃纤维膜用作钠硫电池隔膜,并使用NaClO4浓度为1M的混合溶液作为电解液;在氩气气氛下进行电池组装,即得到所述钠硫电池;其中,混合溶液的溶剂是由EC:PC混合而成,EC与PC的体积比为1:1。
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