[發(fā)明專利]一種鋰硫電池用導(dǎo)電MOF修飾碳纖維紙插層材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010421996.9
• 申請(qǐng)日: 2020-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN111554936B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧少楠;宋曉藝;周國(guó)偉;劉冰潔;任永強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 齊魯工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62;H01M10/052;D21H13/50
• 代理公司: 濟(jì)南知來知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37276
• 代理人: 曹麗

1.一種鋰硫電池插層材料，其特征是，包括導(dǎo)電MOF修飾的碳纖維紙材料，作為鋰硫電池插層材料，置于隔膜與正極之間，用于加速電子轉(zhuǎn)移，同時(shí)對(duì)多硫化鋰具有催化與阻隔作用；

其中，所述導(dǎo)電MOF修飾的碳纖維紙材料，包括親水性的碳纖維紙和金屬-有機(jī)框架材料Co₃(HITP)₂，所述金屬-有機(jī)框架材料Co₃(HITP)₂附著在所述親水性的碳纖維紙中碳纖維的表面上；

所述金屬-有機(jī)框架材料Co₃(HITP)₂的形態(tài)為花狀形態(tài)，特征是：細(xì)狹柱、瓣前幅起愈趨尖銳狀，花瓣緊湊，排列整齊，長(zhǎng)度為數(shù)微米，寬度為納米級(jí)；

所述導(dǎo)電MOF修飾的碳纖維紙材料是通過以下方法制備得到的：

碳纖維紙的預(yù)處理：將碳纖維紙材料進(jìn)行親水處理；將碳纖維紙浸泡在由丙酮、異丙醇和水組成的混合液中，超聲處理30~90min，然后洗滌、干燥，制備得到親水處理后的碳纖維紙；

制備生長(zhǎng)有Co₃(HITP)₂的碳纖維紙：二價(jià)鈷離子Co²⁺與六氨基三亞苯（HITP）在親水碳纖維紙表面配位并原位生長(zhǎng)；反應(yīng)之前，將反應(yīng)配體HITP和二價(jià)鈷鹽溶解于包含有DMF和水的混合液中；反應(yīng)溫度為80~90℃，反應(yīng)時(shí)間為22~26h；

去除結(jié)構(gòu)雜質(zhì)：去除未參與反應(yīng)的Co²⁺、HITP、溶劑DMF分子、和/或碳纖維紙表面上游離的MOF分子。

2.如權(quán)利要求1所述的鋰硫電池插層材料，其特征是，花狀金屬-有機(jī)框架材料Co₃(HITP)₂均勻地、單層地附著在所述親水性的碳纖維紙中碳纖維的表面上。

3.如權(quán)利要求1所述的鋰硫電池插層材料，其特征是，所述碳纖維紙的孔隙率為70~80%，定量為40~90g/m²，厚度為0.15~0.25mm。

4.如權(quán)利要求1所述的鋰硫電池插層材料，其特征是，所述混合液中，丙酮、異丙醇和水的體積比例為1:1:1。

5.如權(quán)利要求1所述的鋰硫電池插層材料，其特征是，碳纖維紙的親水處理方法具體包括以下步驟：將碳纖維紙浸泡在由丙酮、異丙醇和水組成的混合液中，并用石蠟封口膜封口，超聲處理60min，處理后取出并用去離子水超聲清洗3次，每次5 min，再用無(wú)水乙醇超聲清洗3次，每次5 min，將碳纖維紙轉(zhuǎn)移至墊有濾紙的玻璃皿中，放入100 ℃烘箱干燥12 h。

6.如權(quán)利要求1所述的鋰硫電池插層材料，其特征是，所述鈷鹽為Co(OAc)₂·4H₂O。

7.如權(quán)利要求1所述的鋰硫電池插層材料，其特征是，所述HITP和Co²⁺的摩爾比例為1：（1.5~2.5）。

8.如權(quán)利要求7所述的鋰硫電池插層材料，其特征是，所述HITP和Co²⁺的摩爾比例為1：2。

9.如權(quán)利要求1所述的鋰硫電池插層材料，其特征是，面積為180~220mm²的碳纖維紙對(duì)應(yīng)著（0.010~0.022）mmol的HITP。

10.如權(quán)利要求1所述的鋰硫電池插層材料，其特征是，反應(yīng)溫度為85℃，反應(yīng)時(shí)間為24h。