一种用于锂硫电池的纳米碳硫复合材料的制作方法

文档序号:11837491阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于锂硫电池的纳米碳硫复合材料,其特征是该材料由纳米碳和元素硫或含-Sm-结构的多硫化物复合组成,m>2;其中纳米碳由类碳炔材料和导电聚合链构成,导电聚合链为导电的聚合物链:聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔或它们的取代物聚合链;导电聚合链的分子量为1000~10000000;

所述的元素硫为升华硫、结晶硫、胶体硫、无晶态硫、微晶硫或含-Sm-结构的多硫化物;多硫化物为有机多硫化物或无机多硫化物,m>2。

2.根据权利要求1中所述的复合材料,其特征是由复合材料组成的锂硫电池包括正极、负极、电解质三部分,其中正极为纳米碳硫复合材料,负极为金属锂、锂合金、掺锂的碳、掺锂的石墨中的一种以上,电解质为液体电解质、胶体聚合物电解质、固体聚合物电解质中的一种以上。

3.如权利要求1所述的一种用于锂硫电池的纳米碳硫复合材料的制备方法,其特征是该制备方法步骤如下:

(1)类碳炔材料与导电聚合物单体或导电聚合物反应,导电聚合链在碳粒表面伸展、弯曲、交联,形成交联导电网络结构,得到纳米碳;

类碳炔材料与导电聚合物单体或导电聚合物反应时,导电聚合物单体或导电聚合物为一种以上;

类碳炔材料与导电聚合物单体或/和导电聚合物反应时,类碳炔材料中存在的SP杂化轨道全部发生反应或部分发生反应;

官能团通过导电聚合物单体或导电聚合物引入时,在纳米碳形成之前或形成之后引入;

元素硫或含-Sm-结构的多硫化物在纳米碳硫复合材料中所占的质量比为20%~99.9%,m>2;

(2)纳米碳与元素硫或含-Sm-结构的多硫化物的复合,m>2,得到纳米碳硫复合材料;

复合方法为溶液复合法、原位反应复合法、超声复合法、凝胶沉淀复合法、熔融复合法、真空热复合法、机械复合法中的一种以上:

所述的溶液复合法是指利用溶液的溶解度特性在溶液中进行复合,反应温度为0~150℃,反应时间为2~400h;

所述的原位反应复合法是指利用化学反应原位生成硫,再进行复合,此方法在溶液中进行,反应温度为0~150℃,反应时间为2~400h;

所述的超声复合法是指利用超声波进行复合,反应温度为0~150℃,反应时间为2~400h,功率300~3800W;

所述的凝胶沉淀复合法是指采用胶体硫的在溶液中进行复合,反应温度为0~150℃,反应时间为2~400h;

所述的熔融复合法是指利用熔融硫进行复合,反应温度为100~300℃,反应时间为2~400h;

所述的真空热复合法是指利用真空度在密闭容器中进行复合,反应温度为100~350℃,反应时间为2~400h,真空度0.1~10mmHg;

所述的机械复合法是指利用球磨、搅拌、震荡进行复合,反应温度为0~150℃,反应时间为2~400h。

4.根据权利要求2所述的复合材料制备方法,其特征是类碳炔材料为含SP杂化轨道的碳材料的颗粒或它们的混合物,颗粒的大小为0.1~20000nm,颗粒的比表面积为1~5000m2/g,颗粒的导电性为0.01~2000S/cm,颗粒的孔容为0.001~5cm3/g。

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