.1)材料。
[0086]采用X光粉末衍射儀對制備的Si xSex/G (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)。
[0087]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/G(x = 0.1)材料為尺寸約50nm的納米多孔結(jié)構(gòu)，孔均勾分布在幾個納米(〈10nm)范圍內(nèi)。
[0088]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。
[0089]實施例7
[0090]取5克硫粉，0.25克紅磷粉，0.41克單質(zhì)碘以及1克CMK-3混合，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280°C內(nèi)反應(yīng)10h，然后自然冷卻至室溫；開釜后即可獲得S: XPX yIy/CMK-3 (x = 0.07，y = 0.02)材料。
[0091]采用X光粉末衍射儀對制備的S: XPX yIy/CMK-3 (x = 0.07，y = 0.02)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)。
[0092]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 XPX yIy/CMK-3 (x = 0.07，y = 0.02)材料為尺寸約40nm的納米多孔結(jié)構(gòu)，孔均勻分布在幾個納米(〈10nm)范圍內(nèi)。
[0093]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磷、碘總含量的摩爾比約為93:7。
[0094]實施例8
[0095]取5克硫粉，1克鉍粉以及4克多孔碳混合，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280°C內(nèi)反應(yīng)10h，然后自然冷卻至室溫；開釜后即可獲US, xBix/C(x = 0.03)材料。
[0096]采用X光粉末衍射儀對制備的S: xBix/C (x = 0.03)材料進行X光衍射分析，結(jié)果表明，除Bi2S3的衍射峰外沒有其他峰。
[0097]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 xBix/C(x = 0.03)材料為尺寸約40nm的納米多孔結(jié)構(gòu)，孔均勾分布在幾個納米(〈10nm)范圍內(nèi)。
[0098]實施例9
[0099]分別將實施例1制備的Si xSex/C (x = 0.1)材料，實施例7制備的S! XPX yIy/CMK_3，施例8制備的Si xBix/C材料制成CR2016型扣式電池電極片，電極片采用70wt%的相應(yīng)實施例制備的硫系正極材料、10wt %的海藻酸鈉、20 %的導(dǎo)電炭黑、水混合而成，電極膜的襯底為金屬鋁箔。
[0100]采用鋰片為對電極，聚烯烴多孔膜(Celgard 2500)為隔膜，以LiPF6的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)(體積比1:1)的混合溶液作為電解液，在氬氣氣氛的手套箱中裝成CR2016鋰硫電池。
[0101]采用鈉片為對電極，聚烯烴多孔膜(Celgard 2500)為隔膜，以NaPF6的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)(體積比1:1)的混合溶液作為電解液，在氬氣氣氛的手套箱中裝成CR2016鈉硫電池。
[0102]對51 xSex/C (x = 0.1)組裝的鋰硫電池和鈉硫電池進行電化學性能檢測，鋰硫電池的性能結(jié)果見圖6?圖8，圖6是實施例9制備的鋰硫電池在0.2A g 1電流密度下的充放電曲線圖，其中，曲線a為第一圈的充放電曲線圖，曲線b為第二圈的充放電曲線圖，曲線c為第三圈的充放電曲線圖，曲線d為第四圈的充放電曲線圖，曲線e為第五圈的充放電曲線圖；圖7是實施例9制備的鋰硫電池在0.5A g 1電流密度下電化學循環(huán)穩(wěn)定圖，圖8是實施例9制備的鋰硫電池的電化學倍率性能圖，由圖6可以看出，電流密度為0.2A g 1時，鋰硫電池的首圈庫倫效率為55%，隨后庫倫效率保持在99.5%以上。在圖7中，經(jīng)過在0.2Ag1低電流密度下的預(yù)循環(huán)后，鋰硫電池在0.5A g 1電流密度下循環(huán)500圈后，可逆比容量仍能保持在953mAh g1，表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。在圖8的倍率性能測試中，組裝的鋰硫電池在20A g1電流密度下，比容量仍有572mAh g \表明其具有優(yōu)異的倍率性能。
[0103]Si xSex/C(x = 0.1)組裝的鈉硫電池的性能如圖9_10所示。圖9為組裝的鈉硫電池在0.2A g 1電流密度下的循環(huán)性能，首圈庫倫效率約為52%，循環(huán)150圈后，可逆比容量保持在937mAh g 'ο在圖10的倍率性能測試中，組裝的鈉硫電池在20Α g 1電流密度下，比容量仍有328mAh g \表明其具有較好的倍率性能。
[0104]Si XPX yIy/CMK-3C組裝的鋰硫電池的性能如圖11_12所示。其中，圖11是實施例9得到的Si XPX yIy/CMK-3 (x = 0.07，y = 0.02)材料的鋰硫電池充放電曲線圖，曲線1為該電池的首次充放電曲線，曲線2，3分別對應(yīng)于第二次、第三次充放電曲線；圖12為組裝的鋰硫電池在0.2A g 1電流密度下的電化學循環(huán)穩(wěn)定圖，由圖12可見，首圈庫倫效率約為63%，循環(huán)350圈后，可逆比容量保持在837mAh g ^
[0105]Si xBix/C組裝的鋰硫電池的性能如圖13-14所示。其中，圖13是實施例9得到的Si xBix/C(x = 0.03)材料的鋰硫電池充放電曲線圖，曲線1為該電池的首次充放電曲線，曲線2，3分別對應(yīng)于第二次、第三次充放電曲線；圖14為組裝的鋰硫電池在0.2A g 1電流密度下的電化學循環(huán)穩(wěn)定圖，由圖14可見，首圈庫倫效率約為72%，循環(huán)300圈后，可逆比容量保持在885mAh g1。
[0106]由上述實施例可以看出，采用本發(fā)明提供的硫系正極材料制備的電池，具有優(yōu)良的電化學性能。
[0107]以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種硫系正極材料，化學式如式(I)或式(II )所示: slxMxa);Si XMX/C( II ); 其中，0〈χ〈1 ； Μ為Se、Te、1、P、B1、Sn中的任意一種或多種。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫系正極材料，其特征在于，所述正極材料中，S的摩爾含量大于90%。3.—種權(quán)利要求1或2任一項所述的硫系正極材料的制備方法，包括: 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； 所述Μ為砸粉、銻粉、碘、紅磷、鉍、錫中的任意一種或多種； 所述碳基底的加入量為原料總質(zhì)量的0%?80%。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述碳基底為石墨烯、多孔碳材料、碳納米管和CMK-3中的任意一種或多種。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述硫粉與Μ的摩爾比為(70:30)?(99.6:0.4)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述硫粉與Μ的摩爾比為(9?99):Ιο7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述共融反應(yīng)的溫度為60°C?500°C，時間為 30min ?120h。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述混合為球磨混合。9.一種電池，以權(quán)利要求1?2中的任一項所述的硫系正極材料或權(quán)利要求3?9中的任一項所述的制備方法制備的硫系正極材料為正極材料。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種硫系正極材料，化學式如式(I)或式(Ⅱ)所示：S1-xMx(I)；S1-xMx/C(Ⅱ)；其中，0<x<1；M為Se、Te、I、P、Bi、Sn中的任意一種或多種。與現(xiàn)有的硫正極材料相比，本發(fā)明提供的材料能有效的解決硫電極材料在循環(huán)過程中中間產(chǎn)物溶解等問題，得到了優(yōu)良的電化學性能。同時該類型材料能適用于常規(guī)鋰離子電池的電解液中，進一步的解決了該材料與其他高性能的鋰離子電池電極材料組裝全電池的兼容性問題。
【IPC分類】H01M10/052, H01M4/36
【公開號】CN105304877
【申請?zhí)枴緾N201510759906
【發(fā)明人】錢逸泰, 朱永春, 李曉娜
【申請人】中國科學技術(shù)大學
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月5日