[發(fā)明專利]一種可用于鋰硫電池的大孔碳/氧化鋅/硫復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711462059.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN108321369B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張永光;王新;釗妍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 肇慶市華師大光電產(chǎn)業(yè)研究院
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛(wèi)

1.一種用于鋰硫電池的大孔碳/氧化鋅/硫復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1. 制備大孔碳/氧化鋅復(fù)合材料

制備含有大孔碳材料和Zn(COOH)₂的混合溶液，在40~80℃下，加入強(qiáng)堿溶液，攪拌，溫度維持40~80℃，待反應(yīng)結(jié)束后離心并干燥，得到大孔碳/氧化鋅復(fù)合材料；

S2. 制備大孔碳/氧化鋅/硫復(fù)合材料

以CS₂為溶劑，將大孔碳/氧化鋅復(fù)合材料和單質(zhì)S進(jìn)行研磨，之后加入反應(yīng)釜在惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)行加熱，反應(yīng)時(shí)間為10~24h，反應(yīng)溫度為100~300℃；

其中，所述大孔碳材料與所述Zn(COOH)₂的質(zhì)量之比為1：1~10；所述的強(qiáng)堿溶液的濃度為10~20mmol/L；所述單質(zhì)S與所述大孔碳/氧化鋅復(fù)合材料的質(zhì)量之比為1~3:1；所述大孔碳材料的孔徑為280~350nm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述大孔碳材料的制備方法包括以下步驟：

S11. 二氧化硅模板的制備

用乙醇將直徑為200~400nm的二氧化硅微球配制成1~10wt%的懸浮液，超聲分散，在40℃下靜置，待乙醇揮發(fā)干燥后得到二氧化硅模板；

S12. 大孔碳材料的制備

將碳源與所述二氧化硅模板按照質(zhì)量比0.1~1:1進(jìn)行浸漬，按2~10 ℃/min的加熱速度升溫至300~800 ℃后保溫1~5 h，然后采用HF去除所述二氧化硅模板，即得到大孔碳材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述二氧化硅微球的制備方法包括以下步驟：

S111. 將正硅酸乙酯和無(wú)水乙醇溶液按照1：15~25的體積比進(jìn)行混合，得到第一混合液；將濃氨水、無(wú)水乙醇和去離子水按1：3~5：15~20的體積比進(jìn)行混合，得到第二混合液；

S112. 將第一混合液和第二混合液進(jìn)行混合，攪拌12~36h，離心、干燥12~36h，即得所述二氧化硅微球。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述含有大孔碳材料和Zn(COOH)₂的混合溶液的制備方法包括以下步驟：

將大孔碳材料加入到醇類溶劑中，在溫度為40~80℃下超聲1~3h，形成大孔碳材料懸濁液；然后將大孔碳材料懸濁液與Zn(COOH)₂的醇溶液進(jìn)行混合，攪拌20~60min，攪拌溫度均為40~80℃。

5.一種大孔碳/氧化鋅/硫復(fù)合材料，其特征在于，采用權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的制備方法而制成。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大孔碳/氧化鋅/硫復(fù)合材料，其特征在于，所述的大孔碳/氧化鋅/硫復(fù)合材料由質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20~30%大孔碳、5~15%氧化鋅、50~75%硫組成。

7.一種鋰硫電池的正極材料，其特征在于，包含權(quán)利要求5所述的大孔碳/氧化鋅/硫復(fù)合材料。

8.一種鋰硫電池，包括正極，其特征在于，所述正極含有權(quán)利要求7所述的正極材料。