单质硫和介孔碳复合材料的制备方法
【专利摘要】一种介孔碳材料的制备方法，包括以下步骤：将造孔剂和碳前驱体混匀后得到混合物，将所述混合物在120～160℃下处理2～3h，得到介孔碳前驱体，其中，所述造孔剂和所述碳前驱体的质量比为4:6～6:4；在温度为600～900℃、保护气体氛围下，将所述介孔碳前驱体热处理2～3h，分离纯化后得到所述介孔碳材料。上述的介孔碳材料的制备方法采用硬模板法制备介孔碳材料，操作简单，并且具有很好的孔径分布，有利于硫的高度分散；同时，该材料的强吸附性能可以有效抑制多硫化物的溶解与流失，有利于提高活性硫的利用率。
【专利说明】单质硫和介孔碳复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电极材料领域，特别是涉及一种单质硫和介孔碳复合材料的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 随着人类社会生产力的不断发展，人们在日常生产和生活中对能源的需求急剧增 多。为应对日益严重的全球能源短缺，传统的一次电池逐渐被可重复使用的二次电池所替 代。与此同时，当前通讯、便携式电子设备、电动汽车和空间技术等方面的迅猛发展，对电池 的性能提出了越来越高的要求，传统的二次电池由于容量低，安全性能差以及体积笨重不 利于携带而逐渐被新型的锂二次电池所取代。发展具有高比能量、低成本和环境友好的新 型锂二次电池具有非常重要的意义。
[0003] 锂离子电池由于具有能量密高度、自放电小、无记忆效应、工作温度范围宽、循环 寿命长及对环境友好等优点，是目前综合性能最好的新型绿色环保高能二次电池，是最理 想的动力电源之一，广泛应用于国防，航天，生产以及日常生活中的方方面面。在锂离子二 次电池体系中，正极材料是锂电池体系中的重要组成部分，正极材料一直是制约电池发展 的瓶颈，其价格、比容量和循环性能都需要进一步优化。因此，自锂电池问世以来，各国的科 学家们从来未停止探索和改进锂电池正极材料的脚步。正极材料的研发和改善是锂电池发 展中的一个核心的环节。传统的过渡金属氧化物基正极材料如LiC 〇02、LiNi02和LiMn204等 含锂金属化合物，但这些材料均容量较低且会对环境造成一定的污染。因此，新的高能量密 度、长循环寿命、低成本的储能材料的开发尤为重要。
[0004] 在新的储能体系中，以金属锂为负极单质硫为正极的锂硫电池的理论比能量可达 到2600Wh/kg (锂和硫的理论比容量分别为3860mAh/g和1675mAh/g)，远大于现阶段所使用 的商业化二次电池.符合电动汽车对电池的要求,也符合便携式电子产品对电池"轻、薄、 小"的要求；并且硫具有来源广泛（成本低）、无毒（无污染）等特点。因此，含硫复合正 极材料以其高容量、低成本，低毒性、循环性能较好等优点，成为目前最具有发展前途的正 极材料之一，是有开发价值和应用前景的二次动力锂电池正极材料。但其不足之处在于，金 属锂负极和硫基正极材料均存在循环性能差，制约了锂硫二次电池的发展，这也是目前锂 硫二次电池研究的重点。对于硫基正极，存在的关键问题如下：（1)单质硫在室温下为电子 和离子绝缘体，制作电极时需添加大量的导电剂（如乙炔黑），致使电极体系的能量密度降 低；（2)单质硫在放电过程中会被还原成易溶的多硫化物，造成活性物质流失，并且多硫化 物溶于电解液后，会增大电解液浓度，恶化其离子导电性；(3)溶于电解液的多硫化物直接 接触金属锂负极，发生自放电反应；(4)充放电过程中硫电极会发生相应的收缩和膨胀，一 定程度上破坏电极的物理结构。这些问题均制约了硫基正极的电化学性能，导致硫活性物 质利用率低、电化学可逆性差以及容量衰减快等。因此，提高硫正极材料的电导率、降低或 克服活性硫的溶剂溶解性是解决问题的关键。制备一种单质硫和介孔碳复合材料是解决这 些问题的办法之一。
【发明内容】
[0005] 基于此，提供一种单质硫和介孔碳复合材料的制备方法。
[0006] -种单质硫和介孔碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007] 将造孔剂和碳前驱体混匀后得到混合物，将所述混合物在120?160°C下处理2? 3h，得到介孔碳前驱体，其中，所述造孔剂和所述碳前驱体的质量比为4:6?6:4 ;
[0008] 在温度为600?900°C、保护气体氛围下，将所述介孔碳前驱体热处理2?3h，纯 化后得到所述介孔碳材料；
[0009] 将硫代硫酸钠、所述介孔碳材料和表面活性剂配制成混合溶液，其中，所述硫代硫 酸钠的浓度为〇. 3?0. 6mol/L，所述介孔碳材料的浓度为1?3g/L，所述表面活性剂的浓 度为4?8mmol/L ；
[0010] 向所述混合溶液中滴加酸液，待沉淀完全后过滤并保留滤渣，所述滤渣洗涤、干燥 后，即为所述单质硫和介孔碳复合材料。
[0011] 在其中一个实施例中，所述将造孔剂和碳前驱体混匀后得到混合物的操作为：
[0012] 将所述造孔剂溶于第一溶剂中配制成造孔剂溶液，将所述碳前驱体溶于第二溶剂 中配制成碳前驱体溶液，将所述造孔剂溶液和所述碳前驱体溶液混匀后得到混合液，将所 述混合液干燥后得到所述混合物。
[0013] 在其中一个实施例中，所述造孔剂为纳米碳酸钙、纳米氧化铝或介孔二氧化硅；
[0014] 所述碳前驱体为蔗糖、葡萄糖或糠醇；
[0015] 所述保护气体为氮气或氩气。
[0016] 在其中一个实施例中，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基磺酸 钠或十二烷基苯磺酸钠；
[0017] 所述酸液的浓度为1?3mol/L，所述酸液的溶质为甲酸、乙酸或盐酸。
[0018] 在其中一个实施例中，还包括在得到所述单质硫和介孔碳复合材料后，在150? 160°C和惰性气体氛围下，将所述单质硫和介孔碳复合材料热处理10?15h的操作。
[0019] 上述的单质硫和介孔碳复合材料的制备方法，采用化学共沉积法制备单质硫和介 孔碳复合材料，工艺简单，对操作及环境要求不苛刻，为工艺化生产提供了简便易行的条 件。由于介孔碳是一种高导电性高比表面活性碳材料，既具有良好的导电性又能保持电极 材料结构的稳定性；因此以单质硫和介孔碳复合材料为正极制备的锂离子电池电极界面的 稳定性好。同时介孔碳材料的加入使电极片具有极佳的交联的网状结构，为锂离子的迁移 提供了一个便利的通道，硫电极的离子电导率大大提高，从而锂硫电池的循环性能也得到 较大提1?。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1为一实施方式的介孔碳制备方法的流程图；
[0021] 图2为一实施方式的单质硫和介孔碳复合材料制备方法的流程图；
[0022] 图3为实施例3制得的介孔碳和实施例4制得的单质硫和介孔碳复合材料的扫描 电镜图和透射电镜分析图，图3 (a)和图3 (b)分别为实施例3制得的介孔碳的SEM图和 TEM图，图3 (c)和图3 (d)分别为实施例4制得的单质硫和介孔碳复合材的SEM图和TEM 图；
[0023] 图4为实施例3制得的介孔碳的N2吸脱附等温线，插图为介孔碳孔径分布曲线；
[0024] 图5为实施例4制得的单质硫、单质硫和介孔碳复合材料的热重分析曲线；
[0025] 图6所示为本发明实施例2的单质硫、介孔碳、单质硫和介孔碳复合材料的XRD 图；
[0026] 图7为实施例4制得的单质硫和介孔碳复合材料组成正极的循环伏安曲线；
[0027] 图8为实施例4制得的单质硫和介孔碳复合材料组成正极的充放电曲线；
[0028] 图9为实施例4制得的单质硫和介孔碳复合材料组成正极的循环寿命图；
[0029] 图10为实施例4制得的单质硫和介孔碳复合材料组成正极的倍率性能图。
【具体实施方式】
[0030] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明 的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发 明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不 违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0031] 请参阅图1，一实施方式的介孔碳材料的制备方法，包括以下步骤：
[0032] 步骤S101 :将造孔剂和碳前驱体混匀后得到混合物，将混合物在120?160°C下处 理2?3h，得到介孔碳前驱体，其中，造孔剂和碳前驱体的质量比为4:6?6:4。
[0033] 将造孔剂和碳前驱体混匀后得到混合物的操作为：将造孔剂溶于第一溶剂中配制 成造孔剂溶液，将碳前驱体溶于第二溶剂中配制成碳前驱体溶液，将造孔剂溶液和碳前驱 体溶液混匀后得到混合液，将混合液干燥后除去多余的水分，得到混合物。例如将混合液在 磁力搅拌下于80°C加热蒸发6h，除去多余的水分。第一溶剂优选为乙醇、甲醇或其他醇类， 第二溶剂优选为去离子水。
[0034] 将造孔剂配制成造孔剂溶液，碳前驱体配制成碳前驱体溶液后混合，碳前驱体和 造孔剂颗粒更为细密，混合更为均匀，成孔后孔隙分布更为均匀，孔径更小。
[0035] 造孔剂和碳前驱体的质量比为4:6?6:4。造孔剂优选为碳酸钙、纳米氧化铝、介 孔二氧化硅。碳前驱体优选为蔗糖、葡萄糖、糠醇。
[0036] 将混合物在160°C下干燥2h，对混合物进行预碳化。
[0037] 步骤S102 :在温度为600?900°C、保护气体氛围下，将介孔碳前驱体热处理2? 3h，分离纯化后得到介孔碳材料。
[0038] 介孔碳前驱体热处理方式为将介孔碳前驱体放入管式炉的陶瓷管，800°C碳化2h。 保护气体优选为氮气、氩气。
[0039] 纯化操作可以采用稀盐酸、稀硫酸或其他酸类对热处理后的介孔碳前驱体洗涤。
[0040] 上述的介孔碳材料的制备方法采用硬模板法制备介孔碳材料，操作简单，并且具 有很好的孔径分布，有利于硫的高度分散；同时，该材料的强吸附性能可以有效抑制多硫化 物的溶解与流失，有利于提高活性硫的利用率。
[0041] 如图2所示的单质硫和介孔碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0042] 步骤S201 :将造孔剂和碳前驱体混匀后得到混合物，将混合物在120?160°C下处 理2?3h，得到介孔碳前驱体，其中，造孔剂和碳前驱体的质量比分别为4:6?6:4。
[0043] 将造孔剂和碳前驱体混匀后得到混合物的操作为：将造孔剂溶于第一溶剂中配制 成造孔剂溶液，将碳前驱体溶于第二溶剂中配制成碳前驱体溶液，将造孔剂溶液和碳前驱 体溶液混匀后得到混合液，将混合液干燥后除去多余的水分，得到混合物。例如将混合液在 磁力搅拌下于80°C加热蒸发6h，除去多余的水分。第一溶剂优选为乙醇、甲醇或其他醇类， 第二溶剂优选为去离子水。
[0044] 将造孔剂配制成造孔剂溶液，碳前驱体配制成碳前驱体溶液后混合，碳前驱体和 造孔剂颗粒更为细密，混合更为均匀，成孔后孔隙分布更为均匀，孔径更小。
[0045] 造孔剂和碳前驱体的质量比为4:6?6:4。造孔剂优选为碳酸钙、纳米氧化铝、介 孔二氧化硅。碳前驱体优选为蔗糖、葡萄糖、糠醇。
[0046] 将混合物在160°C下干燥2h，对混合物进行预碳化。
[0047] 步骤S202 :在温度为600?900°C、保护气体氛围下，将介孔碳前驱体热处理2? 3h，纯化后得到介孔碳材料。
[0048] 介孔碳前驱体热处理方式为将介孔碳前驱体放入管式炉的陶瓷管，800°C碳化2h。 保护气体优选为氮气、氩气。
[0049] 纯化操作可以采用稀盐酸、稀硫酸或其他酸类对热处理后的介孔碳前驱体洗涤。
[0050] 步骤S203 :将硫代硫酸钠、介孔碳材料和表面活性剂配制成混合溶液，其中，硫代 硫酸钠的浓度为〇. 3?0. 6mol/L，介孔碳材料的浓度为1?3g/L，表面活性剂的浓度为4? 8mmol/L〇
[0051] 将硫代硫酸钠、介孔碳材料和表面活性剂溶于去离子水中，超声搅拌得到混合溶 液。硫代硫酸钠的浓度为〇. 3?0. 6mol/L，介孔碳材料的浓度为1?3g/L，表面活性剂的 浓度为4?8mmol/L。表面活性剂优选为十六烷基三甲基溴化铵（CTAB)、十六烷基磺酸钠 (SDS)、十二烷基苯磺酸钠（SDBS)的一种。
[0052] 步骤S204 :向混合溶液中滴加酸液，待沉淀完全后过滤并保留滤渣，滤渣洗涤、干 燥后，即为单质硫和介孔碳复合材料。
[0053] 酸液的加入方式优选为滴加，滴速控制在30?40滴/min。酸液的浓度优选为1? 3mol/L，酸液的溶质优选为甲酸、乙酸或盐酸。
[0054] 滤渣的洗涤可以用丙酮和去离子水各洗3次。滤渣的干燥可以在50°C下干燥72 小时。
[0055] 在得到单质硫和介孔碳复合材料后，还可以包括在150?160°C和惰性气体氛围 下，将单质硫和介孔碳复合材料热处理10?15h的操作，该操作使硫单质更均匀的浸入到 介孔碳材料的多孔结构中。
[0056] 上述的单质硫和介孔碳复合材料的制备方法，采用化学共沉积法制备单质硫和介 孔碳复合材料，工艺简单，对操作及环境要求不苛刻，为工艺化生产提供了简便易行的条 件。由于介孔碳是一种高导电性高比表面活性碳材料，既具有良好的导电性又能保持电极 材料结构的稳定性；因此以单质硫和介孔碳复合材料为正极制备的锂离子电池电极界面的 稳定性好。同时介孔碳材料的加入使电极片具有极佳的交联的网状结构，为锂离子的迁移 提供了一个便利的通道，硫电极的离子电导率大大提高，从而锂硫电池的循环性能也得到 较大提1?。
[0057] 以下结合具体实施例来进行说明。
[0058] 实施例1
[0059] 介孔碳材料的制备
[0060] 本实施例采用的是硬模板法制备介孔碳材料，所用的纳米碳酸钙为纳米碳酸钙 (美国特种矿物公司）。具体包括以下步骤：
[0061] 将纳米碳酸钙和炭前驱体蔗糖按质量比4:6混匀，具体是将8g纳米碳酸钙溶于分 散到20ml乙醇中，然后和0. 2L0. 175mol/L蔗糖溶液混匀。混合液在磁力搅拌下于80°C加 热蒸发6h以除去里面的水分，然后在160°C下干燥进行2h预碳化。
[0062] 最后在管式炉中在氮气氛下于800°C碳化2h。将高温碳化产物置于稀盐酸中除去 纳米碳酸钙，干燥后得到3g介孔碳材料，产率约为25%。
[0063] 实施例2
[0064] 介孔碳材料的制备
[0065] 本实施例采用的是硬模板法制备介孔碳材料，所用的纳米氧化铝为纳米氧化铝 (美国特种矿物公司）。具体包括以下步骤：
[0066] 将纳米氧化铝和炭前驱体葡萄糖按质量比6:4混匀，具体是将12g纳米氧化铝溶 于分散到20ml乙醇中，然后和0.2L0. 12mol/L葡萄糖溶液混匀。混合液在磁力搅拌下于 80°C加热蒸发6h以除去里面的水分，然后在120°C下干燥进行2. 5h预碳化。
[0067] 最后在管式炉中在氮气氛下于600°C碳化2. 5h。将高温碳化产物置于稀盐酸中除 去纳米氧化铝，干燥后得到2g介孔碳材料，产率约为25%。
[0068] 实施例3
[0069] 介孔碳材料的制备
[0070] 本实施例采用的是硬模板法制备介孔碳材料，所用的介孔二氧化硅为介孔二氧化 硅(美国特种矿物公司）。具体包括以下步骤：
[0071] 将介孔二氧化硅和炭前驱体糠醇按质量比1:1混匀，具体是将10g介孔二氧化硅 钙溶于分散到20mL乙醇中，然后和0. 2L0. 15mol/L糠醇溶液混匀。混合液在磁力搅拌下于 80°C加热蒸发6h以除去里面的水分，然后在150°C下干燥进行3h预碳化。
[0072] 最后在管式炉中在氮气氛下于900°C碳化3h。将高温碳化产物置于稀盐酸中除去 介孔二氧化硅，干燥后得到2. 5g介孔碳材料，产率约为25%。
[0073] 实施例4
[0074] 单质硫和介孔碳复合材料的制备。
[0075] 本实施例的单质硫和介孔碳复合材料的制备包括以下步骤：
[0076] 将25. 12g硫代硫酸钠溶于150ml去离子水中，制成硫代硫酸钠溶液。将硫代硫酸 钠溶液和〇. 5g实施例3制得的介孔碳材料同时加入到0. lL10mm〇l/L十六烷基三甲基溴化 铵（CTAB)的溶液中，超声搅拌2h得到混合溶液；
[0077] 配制100mL浓度为2mol/L甲酸溶液；在搅拌下，将甲酸溶液滴入混合溶液中，速度 控制在30?40滴/min，滴加完毕后继续搅拌2h。将溶液过滤，取沉淀，用丙酮和去离子水 各洗3次，50°C下干燥72小时，最后得到1. 25g单质硫/介孔碳复合材料，产率为35. 7%。 将单质硫和介孔碳复合材料在氩气中155°C下热处理12小时，以使硫更均匀的浸入到介孔 碳的多孔结构中。
[0078] 实施例5
[0079] 单质硫和介孔碳复合材料的制备
[0080] 本实施例的单质硫和介孔碳复合材料的制备包括以下步骤：
[0081] 将18. 62g硫代硫酸钠溶于150ml去离子水中，制成硫代硫酸钠溶液。将硫代硫 酸钠溶液和〇. 25g实施例3制得的介孔碳材料同时加入到0. lL15mmol/L十六烷基磺酸钠 (SDS)的溶液中，超声搅拌2h得到混合溶液。
[0082] 配制100mL浓度为2mol/L乙酸溶液；在搅拌下，将乙酸溶液滴入混合溶液中，速度 控制在30?40滴/min，滴加完毕后继续搅拌2h。将溶液过滤，取沉淀，用丙酮和去离子水 各洗3次，50°C下干燥72小时，最后得到lg单质硫/介孔碳复合材料，产率为33. 3%。将单 质硫和介孔碳复合材料在氩气中155°C下热处理10小时，以使硫更均匀的浸入到介孔碳的 多孔结构中。
[0083] 实施例6单质硫和介孔碳复合材料的制备
[0084] 本实施例的单质硫和介孔碳复合材料的制备包括以下步骤：
[0085] 将37. 24g硫代硫酸钠溶于150ml去离子水中，制成硫代硫酸钠溶液.将硫代硫酸 钠溶液和〇. 5g实施例3制得的介孔碳材料同时加入到0. lL20mmol/L十二烷基苯磺酸钠 (SDBS)的溶液中，超声搅拌2h得到混合溶液。
[0086] 配制100mL浓度为2mol/L盐酸溶液；在搅拌下，将盐酸溶液滴入混合溶液中，速度 控制在30?40滴/min，滴加完毕后继续搅拌2h。将溶液过滤，取沉淀，用丙酮和去离子水 各洗3次，50°C下干燥72小时，最后得到1. 6g单质硫/介孔碳复合材料，产率为37%。将单 质硫和介孔碳复合材料在氩气中150°C下热处理15小时，以使硫更均匀的浸入到介孔碳的 多孔结构中。
[0087] 实施例7
[0088] 表征与性能测试实验。
[0089] 扫描电镜和诱射电镜分析
[0090] 分别对实施例3和实施例4制得的介孔碳和单质硫和介孔碳复合材料进行扫描电 镜和透射电镜分析，得到的SEM图和TEM图，如图3所示。
[0091] 由图3可知，所得介孔碳材料具有银耳状的多孔结构，并且硫均匀分布在其介孔 结构中。
[0092] 比表面面积及孔结构的表征
[0093] 对实施例3制得的介孔碳材料进行比表面积及孔结构的表征，得到的介孔碳材料 的氮气吸脱附曲线和孔径分布图如图4所示。
[0094] 由图4可知，实施例3制得的介孔碳材料具有较大的比表面积和比较均匀的介孔 结构，孔主要分布在3. 6和40nm左右，适合作为纳米硫的载体来制备单质硫和介孔碳复合 材料。介孔碳的多孔结构有利于纳米硫的沉积以及电解质在介孔结构中浸润，并且可以抑 制锂硫化物溶解到电解液中。
[0095] 热重分析
[0096] 对实施例4制得的单质硫、单质硫和介孔碳复合材料进行热重分析，得到的热重 曲线如图5所示。
[0097] 由图5可知，单质硫在150_280°C之间完全挥发，由此可以确定单质硫和介孔碳复 合材料在热处理前的硫的百分含量为59. 7%。
[0098] XRD 分析
[0099] 对实施例4制得的单质硫、介孔碳、硫/介孔碳复合正极材料进行XRD分析，得到 的XRD谱图如图6所示
[0100] 由图6可知，谱线a说明单质硫是结晶性很好的晶体，谱线c在24°和45°处出 现不定型碳的特征衍射峰。谱线b与谱线a的峰型相似，但强度有所减弱，说明单质硫已均 匀沉积到介孔碳材料的孔中。
[0101] 循环伏安与充放电测试
[0102] 将实施例4所得单质硫和介孔碳复合材料组成正极进行循环伏安与充放电测试， 得到的循环伏安曲线和充放电曲线如图7和图8所示。
[0103] 由图7可知，单质硫在电解液中的氧化还原反应为多电子传递连续步骤，所以其 循环伏安曲线出现不同电位值的氧化峰和还原峰。首周放电分别在电压2. 25V和2. 05V处 出现了 2个明显的还原峰，分别对应于S8向多硫离子Li2Sx的转化和多硫离子向Li 2S2、Li2S 的进一步还原。反向扫描时，循环伏安曲线则出现一个由两个氧化峰重叠的氧化峰，峰电位 在2. 4V左右，且峰形窄。如图8所示，首次放电曲线显示两个稳定的放电平台，分别对应于 S8向多硫离子Li2Sx的转化和多硫离子向Li2S的进一步还原过程，结果与图7循环伏安结 果相吻合。以单质硫和介孔碳复合材料为正极的锂电池首次放电容量高达1380mAh/g，具有 比较好的首次放电容量。以上说明介孔碳具有良好的导电结构，使纳米硫具有较好的分散 性，并具有较强的吸附能力能有效的抑制充放电过程中产生的多硫化物在电解液中溶解。
[0104] 充放电循环测试
[0105] 将实施例4制得的单质硫和介孔碳复合材料组成正极进行充放电循环测试，得到 的循环曲线如图9所示。
[0106] 由图9可知，电池在0. 1C下首次放电容量为1013mAh/g，100周后的容量仍然保持 为758mAh/g以上，并且库仑效率保持在96%左右。这说明以单质硫和介孔碳复合材料为正 极的锂电池具有较好的循环稳定性。介孔碳不但能够为硫电极提供有效的导电通道，并且 能够缓冲硫电极充放电过程中引起的体积变化，此外介孔碳中的多孔结构能够有效的抑制 充放电过程中产生的多硫化物在电解液中的溶解，因此电池容量保持率得到很大提高。
[0107] 倍率件能测试
[0108] 将实施例4所得单质硫和介孔碳复合材料组成正极进行倍率性能的测试，得到的 倍率性能曲线如图10所示。
[0109] 由图10可知，电池在0. 02C下容量为1380mAh/g，在不同倍率下20次循环后，在 0. 5C下放电容量仍然达到630mAh/g，这说明介孔碳材料能较大的提高硫电极的导电性。
[0110] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1. 一种单质硫和介孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 将造孔剂和碳前驱体混匀后得到混合物，将所述混合物在120?160°C下处理2?3h， 得到介孔碳前驱体，其中，所述造孔剂和所述碳前驱体的质量比为4:6?6:4 ; 在温度为600?900°C、保护气体氛围下，将所述介孔碳前驱体热处理2?3h，纯化后 得到所述介孔碳材料； 将硫代硫酸钠、所述介孔碳材料和表面活性剂配制成混合溶液，其中，所述硫代硫酸钠 的浓度为〇. 3?0. 6mol/L，所述介孔碳材料的浓度为1?3g/L，所述表面活性剂的浓度为 4 ?8mmol/L ； 向所述混合溶液中滴加酸液，待沉淀完全后过滤并保留滤渣，所述滤渣洗涤、干燥后， 即为所述单质硫和介孔碳复合材料。
2. 如权利要求1所述的单质硫和介孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述将造 孔剂和碳前驱体混匀后得到混合物的操作为： 将所述造孔剂溶于第一溶剂中配制成造孔剂溶液，将所述碳前驱体溶于第二溶剂中配 制成碳前驱体溶液，将所述造孔剂溶液和所述碳前驱体溶液混匀后得到混合液，将所述混 合液干燥后得到所述混合物。
3. 如权利要求1所述的单质硫和介孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述造孔 剂为纳米碳酸钙、纳米氧化铝或介孔二氧化硅； 所述碳前驱体为蔗糖、葡萄糖或糠醇； 所述保护气体为氮气或氩气。
4. 如权利要求1所述的单质硫和介孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述表面 活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠； 所述酸液的浓度为1?3mol/L，所述酸液的溶质为甲酸、乙酸或盐酸。
5. 如权利要求1所述的单质硫和介孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，还包括在 得到所述单质硫和介孔碳复合材料后，在150?160°C和惰性气体氛围下，将所述单质硫和 介孔碳复合材料热处理10?15h的操作。
【文档编号】H01M4/36GK104157849SQ201310296031
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年5月14日 优先权日:2013年5月14日
【发明者】耿秀玉, 饶睦敏, 李伟善, 冯岸柏, 冯洪亮, 胡清平, 傅昭, 杨禹超, 冯艺丰 申请人:深圳华粤宝电池有限公司, 华南师范大学