一種鋰－二硫化鐵電池正極材料的製備方法
2023-04-29 20:57:31
專利名稱：一種鋰－二硫化鐵電池正極材料的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種鋰-二硫化鐵電池正極材料的製備方法，屬於新材料技術領域。
背景技術：
鋰-二硫化鐵電池是高能、輕量、環保的一次鋰電池，工作電壓1.5V，可與鹼錳電池、鎳氫、鎳鎘、鋅銀電池互換使用，其放電平臺平穩、儲存壽命長、安全性能優良。該電池正極材料二硫化鐵的理論容量為890mAh/g，單只AA(5號)電池的容量高於3000mAh，特別是在重負載場合中使用時，其性能是普通電池的4～10倍。目前主要用於數位相機、MP3、PDAs、手持遊戲機、便攜CD播放器、掌上電腦、數字顯示儀器、醫療器械等用電器中，也是寒冷氣候下使用的自動調溫器及其它室外電子裝置所用電池的理想選擇。目前為止，世界上只有美國Eveready公司能夠大規模生產該類電池，其銷售價格較高，國內進口產品的售價為每隻25元左右。因此，國內外市場需求增長潛力巨大。
順應世界電池工業進一步向高能、綠色、安全方向發展的潮流。本發明所述的鋰/二硫化鐵電池正極材料的製備技術，採用廉價的原輔材料、獨特的材料處理方法以及簡單有效的生產工藝，大幅度降低了生產成本。
中國發明專利CN1624196和CN1387265公開了二硫化鐵的製備方法，但方法繁瑣，不適合用於鋰-二硫化鐵正極材料的製備。對於高性能的電池，其正極材料應該具有較好的導電性能。本發明通過簡單的配方和低成本的材料，製備出導電性能良好的鋰-二硫化鐵電池正極材料。該方法簡單、易控、成本低廉。
發明內容
本發明是為了提高鋰-二硫化鐵電池的性能而提出的一種高效、低成本、適合於工業化生產的鋰-二硫化鐵電池正極材料的製備技術。
本發明提出的一種製備鋰-二硫化鐵電池正極材料的方法，其特徵在於所述方法以導電碳材料、硫代硫酸鈉、硫酸亞鐵和單質硫為原料，通過低溫水熱反應，得到鋰-二硫化鐵複合正極材料。
在上述的製備方法中，所述導電碳材料為碳黑、乙炔黑和石墨中的一種或者幾種混合物。
在上述的製備方法中，所述正極材料的質量百分比為導電碳材料的含量為0.5～10％，硫代硫酸鈉的含量為40～70％，硫酸亞鐵的含量為40～70％，單質硫的含量為1～10％。。
在上述的製備方法中，所述低溫水熱反應是將導電碳材料、硫代硫酸鈉、硫酸亞鐵和單質硫按比例混合，置於水熱釜中，加入適量的水，水與混合料的質量比為0.5～3.0。
在上述的製備方法中，所述水熱反應的溫度為90～200℃，反應時間為10～48小時。
在上述的製備方法中，所述反應產物經過濾後，依次用水、稀硫酸、CS2進行洗滌。
本發明提出的方法其核心技術是採用簡單的配方，在水熱法合成二硫化鐵時，加入導電碳材料，原位合成複合，使得材料複合均勻，性能優良。本發明通過以導電碳材料、硫代硫酸鈉、硫酸亞鐵和單質硫為原料，通過低溫水熱反應，得到性能優良的C/FeS2複合正極材料。該材料具有低成本、性能高的特點。而且，該方法製備成本低、工藝流程簡單，具有很大的應用價值。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明的技術方案做進一步說明實施例一.按1％的碳黑、55％的硫代硫酸鈉、40％的硫酸亞鐵和4％的硫混合，置於水熱釜中，加入適量的水，水與混合料的質量比為1.0。加熱至200℃並保持48小時。冷卻後，過濾。最後依次用水、稀硫酸、CS2進行洗滌，得到C/FeS2複合正極材料。
實施例二.按3％的碳黑、40％的硫代硫酸鈉、47％的硫酸亞鐵和10％的硫混合，置於水熱釜中，加入適量的水，水與混合料的質量比為0.5。加熱至90℃並保持24小時。冷卻後，過濾。最後依次用水、稀硫酸、CS2進行洗滌，得到C/FeS2複合正極材料。
實施例三.按10％的碳黑、49％的硫代硫酸鈉、40％的硫酸亞鐵和1％的硫混合，置於水熱釜中，加入適量的水，水與混合料的質量比為2.0。加熱至150℃並保持10小時。冷卻後，過濾。最後依次用水、稀硫酸、CS2進行洗滌，得到C/FeS2複合正極材料。
實施例四.按0.5％的碳黑、40％的硫代硫酸鈉、55％的硫酸亞鐵和4.5％的硫混合，置於水熱釜中，加入適量的水，水與混合料的質量比為3.0。加熱至120℃並保持30小時。冷卻後，過濾。最後依次用水、稀硫酸、CS2進行洗滌，得到C/FeS2複合正極材料。
權利要求
1.一種製備鋰-二硫化鐵電池正極材料的方法，其特徵在於所述方法以導電碳材料、硫代硫酸鈉、硫酸亞鐵和單質硫為原料，通過低溫水熱反應，得到鋰-二硫化鐵複合正極材料。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述導電碳材料為碳黑、乙炔黑和石墨中的一種或者幾種混合物。
3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述正極材料的質量百分比為導電碳材料的含量為0.5～10％，硫代硫酸鈉的含量為40～70％，硫酸亞鐵的含量為40～70％，單質硫的含量為1～10％。
4.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述低溫水熱反應是將導電碳材料、硫代硫酸鈉、硫酸亞鐵和單質硫按比例混合，置於水熱釜中，加入適量的水，所述水與混合料的質量比為0.5～3.0。
5.根據權利要求1或4所述的製備方法，其特徵在於所述水熱反應的溫度為90～200℃，反應時間為10～48小時。
6.根據權利要求1或5所述的製備方法，其特徵在於所述反應產物經過濾後，依次用水、稀硫酸、CS2進行洗滌。
全文摘要
本發明涉及一種鋰－二硫化鐵電池正極材料的製備方法，屬於新材料技術領域。所述方法以導電碳材料、硫代硫酸鈉、硫酸亞鐵和單質硫為原料，通過低溫水熱反應，得到鋰－二硫化鐵複合正極材料。所述正極材料的配方為導電碳材料的含量為0.5～10％，硫代硫酸鈉的含量為40～70％，硫酸亞鐵的含量為40～70％，單質硫的含量為1～10％。本發明通過以導電碳材料、硫代硫酸鈉、硫酸亞鐵和單質硫為原料，通過低溫水熱反應，得到性能優良的C/FeS
文檔編號H01M4/58GK1843941SQ200610011878
公開日2006年10月11日 申請日期2006年5月12日 優先權日2006年5月12日
發明者蒲薇華, 何向明, 王莉, 任建國, 李建軍, 姜長印, 萬春榮 申請人:清華大學