[發(fā)明專利]硫碳復(fù)合物及其制備方法、含有該硫碳復(fù)合物的電極材料和鋰硫電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610104239.2
• 申請(qǐng)日: 2016-02-25
• 公開（公告）號(hào): CN105552345A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔彥輝;武俊偉;常嵩;鄭新宇;張新河;李中延;屈德?lián)P
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東莞市邁科科技有限公司;哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院;東莞市邁科新能源有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/052;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 張艷美;郝傳鑫

1.一種用于鋰硫電池的硫碳復(fù)合物，其特征在于：包括碳納米顆粒、加載于 所述碳納米顆粒中的硫和分散于所述碳納米顆粒中的二氧化硅模板劑，其中所 述碳納米顆粒為多孔結(jié)構(gòu)，所述二氧化硅模板劑分散于所述碳納米顆粒中，所 述硫部分填充于所述碳納米顆粒的孔中，其余分散于所述碳納米顆粒的表面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫碳復(fù)合物，其特征在于：按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述 硫含量為所述硫碳復(fù)合物的40％～70％，所述二氧化硅模板劑占所述硫碳復(fù)合物 的0.3％～3％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫碳復(fù)合物，其特征在于：所述碳納米顆粒的直徑 為1～20nm，比表面積為20～3000m²/g，平均孔徑大小為2～50nm。

4.一種用于鋰硫電池的硫碳復(fù)合物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)提供碳納米顆粒，且所述碳納米顆粒中分散有二氧化硅模板劑；

2)加載硫至所述碳納米顆粒，即得所述硫碳復(fù)合物，其中，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù) 計(jì)，所述二氧化硅模板劑占所述硫碳復(fù)合物的0.3％～3％。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述碳納米顆粒的制備方 法如下：11)提供納米Na-X沸石的水懸浮液，向其中滴加強(qiáng)酸直至所述水懸浮 液變澄清，得水溶液；

12)將所述水溶液與酚醛樹脂的乙醇溶液混合后，再與濃氨水反應(yīng)，反應(yīng) 完成后蒸干溶劑，得到碳納米前驅(qū)體和模板劑的混合物；

13)將所述碳納米前驅(qū)體和模板劑的混合物在保護(hù)氣氛中碳化，得到初級(jí) 碳納米顆粒；

14)對(duì)所述初級(jí)碳納米顆粒進(jìn)行酸洗，至其中殘留有占所述模板劑總量 1wt％～5wt％的所述二氧化硅模板劑，即得所述碳納米顆粒。

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其特征在于：所述步驟2)中，所 述加載硫至所述碳納米顆粒具體為將硫源與所述碳納米顆粒混合后，在保護(hù)氣 氛下于120～190℃共熱10～30h，即得所述硫碳復(fù)合物。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述步驟13)中，所述 碳化溫度為800～1500℃，所述碳化時(shí)的升溫速率為1～10℃/min。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述步驟14)中，所述 酸洗為依次用鹽酸和氫氟酸清洗所述碳納米顆粒，以除去碳納米顆粒中的模板 劑。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述步驟12)中，所述 酚醛樹脂的乙醇溶液中酚醛樹脂的含量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)為1％～5％。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述步驟11)中，所述 強(qiáng)酸為鹽酸、硫酸或硝酸中的一種，且所述強(qiáng)酸的濃度≥0.06M。

11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述納米級(jí)Na-X沸石的 尺寸為10～100nm。

12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述納米級(jí)Na-X沸石 為按摩爾比例(7～12)NaOH:2NaAlO₂:(3～5)Si(OC₂H₅)₄:(180～200)H₂O將偏鋁酸鈉 溶液、正硅酸乙酯溶液、氫氧化鈉和水混合后反應(yīng)制得。

13.一種鋰硫電池的電極材料，其包括如權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的硫碳復(fù) 合物或權(quán)利要求4～12任一項(xiàng)所述制備方法制備的硫碳復(fù)合物。

14.一種鋰硫電池，其包括如權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的硫碳復(fù)合物或權(quán)利 要求4～12任一項(xiàng)所述制備方法制備的硫碳復(fù)合物。