背景技術(shù)

便攜式電子通信裝備和電動(dòng)汽車的發(fā)展，對(duì)其所用化學(xué)電源的比能量指標(biāo)提出了越來(lái)越高的要求。鋰/硫電池具有高達(dá)2.6kW·h/g的理論比能量，被認(rèn)為是極具應(yīng)用前景的下一代高比能電池體系。單質(zhì)硫是一種常用的鋰/硫電池正極材料，其比容量值可達(dá)1675 mA·h/g，且原料來(lái)源豐富、價(jià)格低廉、環(huán)境友好，近年來(lái)得到了國(guó)內(nèi)外的廣泛研究和關(guān)注。然而，目前單質(zhì)硫多為粒徑在微米級(jí)且粒度分布較分散的升華硫產(chǎn)品，直接用這種材料做正極不利于電池性能的發(fā)揮。納米硫粉具有尺寸小、比表面積大、表面孔隙豐富等優(yōu)點(diǎn)，能夠改善電池的電化學(xué)性能，因此，更適合應(yīng)用于鋰/硫電池中。

目前，制備納米硫粉材料主要采用高溫氣相凝固法，該法需要在高溫及惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行，制備條件苛刻、能耗大、成本高，不適合工業(yè)化生產(chǎn)。GUO采用水?油兩相微乳液法制備了具有規(guī)整類球形結(jié)構(gòu)的納米硫材料，但該法需使用大量有機(jī)溶劑和表面活性劑，且后續(xù)的清洗過(guò)程比較繁瑣。液相沉積法是近年發(fā)展起來(lái)的一種制備納米材料的有效方法，它是在溶液體系中以較溫和的方式進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，與前述制備方法相比，更易于控制化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，且操作及工藝簡(jiǎn)單、成本低廉。SHIN等采用該方法制備了膠狀微米級(jí)單質(zhì)硫；WANG等采用該方法制備了具有核?殼結(jié)構(gòu)的硫/炭復(fù)合材料。然而，通過(guò)液相沉積法制備單質(zhì)納米硫粉材料并將其用于鋰硫電池的研究，目前鮮見(jiàn)報(bào)道。

制備方法

將硫化鈉溶于去離子水中，制成硫化鈉溶液。取適量升華硫粉，充分研磨后加入該硫化鈉溶液中，室溫下攪拌至硫粉全部溶解，得到 多硫化鈉溶液。取一定量多硫化鈉溶液加入到含有適量分散劑的去離子水中，用0.1mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)至pH＞8，得到澄明的淡黃色反應(yīng)液A。另取適量分散劑加入至一定濃度的酸溶液中得到反應(yīng)液B。室溫下將反應(yīng)液A以30滴/min的速度緩慢滴入處于攪拌狀態(tài)下的反應(yīng)液B中(確保反應(yīng)液B的酸過(guò)量，始終保持酸性反應(yīng)體系)，此時(shí)淡黃色單質(zhì)硫顆粒開始析出，滴加完畢后繼續(xù)攪拌30 min。將反應(yīng)后溶液進(jìn)行離心分離，所得產(chǎn)物用己烷洗滌數(shù)次后，室溫下干燥48h得到平均粒徑約65nm且分散性較好的類球形納米硫粉。

參考文獻(xiàn)

[1]袁艷,陳白珍,陳亞.鋰/硫電池用納米硫的液相沉積法制備及性能[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào),2013,23(10):2863-2867.DOI:10.19476/j.ysxb.1004.0609.2013.10.018