同時，該材料也能進一步的應(yīng)用于鈉電池中。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明制備的Si xSex/C材料，應(yīng)用于鋰硫電池中，在普通酯類電解液下，其儲鋰容量可高達1050mAh/g，并具有長循環(huán)壽命，循環(huán)500圈后容量保持在953mAh/g。
[0043]作為優(yōu)選，本發(fā)明所述正極材料中，S的摩爾含量大于90%。本發(fā)明中，所述S的摩爾含量指材料中S與S、Μ總量的摩爾比。
[0044]本發(fā)明提供的正極材料，除Se元素外，還引入了 P、1、Te、B1、Sn元素，其中，P、I和Te都具有更低的毒性，對環(huán)境相對友好，同時，P具有較低的分子質(zhì)量，可以有效的降低雜原子引入對材料能量密度降低的影響；1的引入可以提高電壓平臺。
[0045]本發(fā)明還提供了一種上述硫系正極材料的制備方法，包括:
[0046]將硫粉與M、碳基底混合，于密封條件下，共融反應(yīng)，得到硫系正極材料；
[0047]所述Μ為砸粉、銻粉、碘、紅磷、鉍、錫中的任意一種或多種；
[0048]所述碳基底的加入量為原料總質(zhì)量的0%?80%，更優(yōu)選為原料總質(zhì)量的0%?70%，在本發(fā)明的某些具體實施例中，所述碳基底的加入量為原料總質(zhì)量的40%?70%。
[0049]其中，所述硫粉與Μ的摩爾比優(yōu)選為(70:30)?(99.6:0.4)，更優(yōu)選為(9?99):
Ιο
[0050]本發(fā)明中，所述碳基底優(yōu)選為石墨烯、多孔碳材料、碳納米管和CMK-3中的任意一種或多種。
[0051 ] 本發(fā)明對上述硫粉、砸粉、銻粉、碘、紅磷、鉍、錫以及石墨烯、多孔碳材料、碳納米管和CMK-3并無特殊限定，普通市售即可。其中，多孔碳材料還可以采用過渡金屬絡(luò)合物熱分解制備得到。
[0052]首先，將硫粉與M、碳基底混合，所述混合可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的混合方式，在某些具體實施例中，為球磨混合，優(yōu)選加去離子水濕法球磨，所述球磨的時間優(yōu)選為lh?72h，更優(yōu)選為5h?24h。
[0053]球磨后的材料密封于反應(yīng)器內(nèi)，進行共融反應(yīng)。本發(fā)明中，所述共融反應(yīng)的溫度優(yōu)選為60°C?500 °C，更優(yōu)選為150°C?400 °C ;時間優(yōu)選為30min?120h，更優(yōu)選為5h?24h0
[0054]在本發(fā)明的某些具體實施例中，所述反應(yīng)在高壓釜中進行。
[0055]本發(fā)明所制備的Si XMX/C產(chǎn)物主要應(yīng)用于電化學(xué)儲能方面，將制備得到的產(chǎn)物制成鋰電池極片，作為正極材料，可以與鋰片電極組裝成鋰硫電池，也可以與鈉片電極組裝成鈉硫電池，進一步可以采用商業(yè)的負極材料如石墨負極等進行全電池的組裝。當(dāng)該材料用于鋰硫電池正極材料時，在商業(yè)的酯類電解液中表現(xiàn)出較高的儲鋰容量、高庫倫效率以及長的循環(huán)穩(wěn)定性。
[0056]本發(fā)明還提供了一種電池，以上述硫系正極材料或上述制備方法制備的硫系正極材料為正極材料。
[0057]本發(fā)明優(yōu)選的，所述電池為鋰硫電池或鈉硫電池。
[0058]為了進一步說明本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的硫系正極材料及其制備方法以及一種電池進行詳細描述。
[0059]實施例1以多孔碳材料為基底，制備Si xSex/C(x = 0.1)材料。
[0060]取5克硫粉，1.2克砸粉以及4克多孔碳，經(jīng)濕法球磨24h混合后，密封于10mL的反應(yīng)釜內(nèi)，置于電阻坩禍爐下，在220°C內(nèi)反應(yīng)10h，然后自然冷卻至室溫；開釜后即可獲得S! xSex/C(x = 0.1)材料。
[0061 ] 采用X光粉末衍射儀對制備的S: xSex/C (x = 0.1)材料進行X光衍射分析，圖1為本發(fā)明實施例1制備的Si xSex/C(x = 0.1)材料在不同溫度下的X射線衍射譜圖。由圖1可以看出，X光衍射譜圖中2 Θ在10?80°范圍內(nèi)僅有清晰可見的非晶衍射峰包，證明該材料為非晶相的結(jié)構(gòu)。
[0062]采用掃描電鏡和透射電鏡對材料結(jié)構(gòu)進行檢測，結(jié)果見圖2和圖3，其中，圖2是本發(fā)明實施例1的掃描電鏡圖，圖3是本發(fā)明實施例1的透射電鏡圖，由圖2和圖3可知，本發(fā)明制備的S: xSex/C (x = 0.1)材料為尺寸約30nm的納米多孔結(jié)構(gòu)，孔均勾分布在幾個納米(〈10nm)范圍內(nèi)。
[0063]采用原子吸收光譜對材料組分進行分析，結(jié)果顯示該材料的硫含量與砸含量的摩爾比約為9:1，即S的摩爾含量為90%。
[0064]實施例2
[0065]取5克硫粉和1.2克砸粉，經(jīng)濕法球磨24h混合后，密封于10mL的反應(yīng)釜內(nèi)，置于電阻坩禍爐下，在200°C內(nèi)反應(yīng)10h，然后自然冷卻至室溫；開釜后即可獲得Si xSex(x =0.1)材料。
[0066]采用X光粉末衍射儀對制備的SlxSex(x = 0.1)材料進行X光衍射分析，結(jié)果見圖4，圖4為本發(fā)明實施例2制備的Si xSex(x = 0.1)材料在不同溫度下的x射線衍射譜圖。由圖4可以看出，在溫度大于110°C后，產(chǎn)物的XRD對應(yīng)于類似單斜相硫的結(jié)構(gòu)。
[0067]采用掃描電鏡和透射電鏡對材料結(jié)構(gòu)進行檢測，結(jié)果表明，本發(fā)明制備的Si xSex (x = 0.1)材料為尺寸約200nm的納米多孔結(jié)構(gòu)，孔均勾分布在幾個納米(〈10nm)范圍內(nèi)。
[0068]采用原子吸收光譜對材料組分進行分析，結(jié)果顯示該材料的硫含量與砸含量的摩爾比約為9:1。
[0069]實施例3
[0070]取5克硫粉和2.4克砸粉、6克多孔碳，經(jīng)濕法球磨24h混合后，密封于10mL的反應(yīng)釜內(nèi)，置于電阻坩禍爐下，在200°C內(nèi)反應(yīng)10h，然后自然冷卻至室溫；開釜后即可獲得Si xSex/C (x = 0.2)材料。
[0071]采用X光粉末衍射儀對制備的Si xSex/C(x = 0.2)材料進行X光衍射分析，結(jié)果見圖5，圖5為本發(fā)明實施例3制備的Si xSex/C(x = 0.2)材料在不同溫度下的x射線衍射譜圖。由圖5可以看出，該材料為非晶相結(jié)構(gòu)。
[0072]采用掃描電鏡和透射電鏡對材料結(jié)構(gòu)進行檢測，結(jié)果表明，本發(fā)明制備的Si xSex/C(x = 0.2)材料為尺寸約30nm的納米多孔結(jié)構(gòu)，孔均勾分布在幾個納米(〈10nm)范圍內(nèi)。
[0073]采用原子吸收光譜對材料組分進行分析，結(jié)果顯示該材料的硫含量與砸含量的摩爾比約為4:1。
[0074]實施例4
[0075]取5克硫粉和1.9克銻粉、4克多孔碳，經(jīng)濕法球磨24h混合后，密封于10mL的反應(yīng)釜內(nèi)，置于電阻坩禍爐下，在300°C內(nèi)反應(yīng)10h，然后自然冷卻至室溫；開釜后即可獲得S! xTex/C(x = 0.1)材料。
[0076]采用X光粉末衍射儀對制備的Si xTex/C (x = 0.1)材料進行X光衍射分析，結(jié)果表明，該材料為非晶相結(jié)構(gòu)。
[0077]采用掃描電鏡和透射電鏡對材料結(jié)構(gòu)進行檢測，結(jié)果表明，本發(fā)明制備的Si xTex/C(x = 0.1)材料為尺寸約30nm的納米多孔結(jié)構(gòu)，孔均勾分布在幾個納米(〈10nm)范圍內(nèi)。
[0078]采用原子吸收光譜對材料組分進行分析，結(jié)果顯示該材料的硫含量與銻含量的摩爾比約為9:1。
[0079]實施例5
[0080]取5克硫粉、0.6克砸粉、0.95克銻粉、4克多孔碳，經(jīng)濕法球磨24h混合后，密封于10mL的反應(yīng)釜內(nèi)，置于電阻坩禍爐下，在350°C內(nèi)反應(yīng)10h，然后自然冷卻至室溫；開釜后即可獲得 Si xSex yTey/C(x = 0.1, y = 0.05)材料。
[0081 ] 采用X光粉末衍射儀對制備的Si xSex yTey/C (x = 0.1，y = 0.05)材料進行X光衍射分析，結(jié)果表明，該材料為非晶相結(jié)構(gòu)。
[0082]采用掃描電鏡和透射電鏡對材料結(jié)構(gòu)進行檢測，結(jié)果表明，本發(fā)明制備的Si xSex yTey/C(x = 0.l，y = 0.05)材料為尺寸約30nm的納米多孔結(jié)構(gòu)，孔均勾分布在幾個納米(<10nm)范圍內(nèi)。
[0083]采用原子吸收光譜對材料組分進行分析，結(jié)果顯示該材料的硫含量與砸、銻總含量的摩爾比約為9:1。
[0084]實施例6
[0085]取5克硫粉，1.2克砸粉以及1克石墨烯混合，采用水分散至100mg/mL的漿料，經(jīng)濕法球磨24h混合后，密封于10mL的反應(yīng)釜內(nèi)，置于電阻坩禍爐下，在200°C內(nèi)反應(yīng)10h，然后自然冷卻至室溫；開釜后即可獲得Si xSex/G(x = 0