专利示意图

一、技术领域

锂硫电池技术领域

二、专利介绍

1.专利信息

专利类型：发明

专利权人：清华大学深圳国际研究生院

申请号：202211736964.3

发明人：吕伟、彭琳凯、韩俊伟、曹赟

2.专利说明书摘要

本申请提供了一种应用于锂硫电池的正极材料的制备方法，所述制备方法包括：提供一种碳源和金属盐溶液，所述金属盐溶液中的金属离子包括镍离子、钴离子或铁离子中的至少一种；将所述碳源加入溶剂中，加热搅拌，得到第一分散液；将所述第一分散液和所述金属盐溶液混合，并加热，得到第二分散液；烘干所述第二分散液，得到第一前驱体；在惰性气体中，所述第一前驱体在800-1000℃下保温3-5h，得到固体产物，所述固定产物经过酸洗，得到内壁负载有金属颗粒的碳纳米管复合材料；将所述复合材料中加入硫，加热，以使硫蒸气附着于所述碳纳米管的外壁上，得到应用于锂硫电池的正极材料。本申请还提供了一种正极材料和锂硫电池。

3.创新点

本发明公开了一种过渡金属（Fe、Co、Ni）在碳纳米管内外负载的制备方及其在锂硫电池正极中的应用。通过将过渡金属与三聚氰胺充分混合，在高温下热解生成碳纳米管的方法，可以实现过渡金属在碳纳米管不同位置的有效负载。在碳纳米管内部的过渡金属颗粒可以调节碳层表面活性，有效扩大了催化剂的催化活性面积，从而利于多硫化物在碳层表面吸附，能进行高效的催化转化。并且，在碳纳米管内部负载的钴颗粒避免了和多硫化物过度反应，可以有效保持催化稳定性，从而改善了锂硫电池的循环性能。所述锂硫电池正极材料的制备的方法简单可控，成本低廉，利于锂硫电池实用化发展。

4.痛点问题

（1）锂硫电池用催化剂循环稳定性差；

（2）锂硫电池用催化剂活性面积低。

5.技术优势

（1）大规模可控的制备出碳/钴大催化表面催化剂；

（2）本方案生长设备简单，生长时间短，有效节约成本。

三、产业化信息

1.应用场景

锂硫电池用催化剂

2.商业价值

2021年全球锂硫电池市场规模大约为2.5亿元（人民币），预计2028年将达到19亿元，2022-2028期间年复合增长率（CAGR）为35.0%。

3.发展规划

本发明提供的锂硫电池正极材料催化剂是过渡金属颗粒，且该催化剂能够均匀、紧密的负载在碳纳米管的内壁，能有效避免多硫化物对金属颗粒的过度反应，能稳定保持催化剂活性。碳材料和过渡金属催化剂共同作用形成复合材料，可以实现非极性碳骨架表面的极性掺杂，调节碳层的表面活性，提供更大的活性表面来促使多硫化物吸附、转化并且富含活性位点，所述锂硫电池正极材料具有良好的反应活性，可以更好的促进多硫化物向低价态硫化锂的转化，促进活性物质的利用率。

4.合作方式

面议

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