The invention discloses an organic polymer sulfur / nano carbon composite material and its application in lithium sulfur battery, and belongs to the battery material technology field. The organic polymerized sulfur active material is prepared by the interfacial polymerization of organic substances and sodium polysulfide, and then the organic polymer sulfur is combined with the carbon nanoscale material and used in the positive pole of the lithium sulfur battery. The present invention uses the carbon bond in organic polymers to bind the shuttle effect of polysulfide ions, and improves the conductivity of the material by the combination of carbon nanoscale with excellent conductivity. The lithium sulfur battery obtained by using this material in lithium sulfur battery has excellent cycle stability and rate performance characteristics. The invention has the advantages of simple operation, easy structural control, and wide prospects for the application of organic polymer sulfur in lithium sulfur batteries.
【技术实现步骤摘要】
一种有机聚合物硫/纳米碳基复合材料及其在锂硫电池中的应用
:本专利技术涉及电池材料
,具体涉及一种有机聚合物硫/纳米碳基复合材料及其在锂硫电池中的应用。
技术介绍
:随着便携式电子设备、空间技术、电网和电动汽车等领域的快速发展,人们对电池的要求变得越来越高,其中高容量、长循环寿命、低成本及环境友好的新型锂电池开发成为一个热门的研究领域。新电化学储能体系中,以金属锂为负极、单质硫为正极的锂硫电池,其理论比能量可达到2600Wh/kg,远高于现阶段所使用的锂离子电池。此外,单质硫廉价、环境友好的特性,又使该体系极具商业价值。但是锂硫电池在实际应用之前仍有许多问题有待解决,如硫及其最终放电产物硫化锂的低电导率、电池充放电过程中产生易溶解于有机电解液的长链多硫化物发生的穿梭效应都显著影响正极中活性硫的利用率及电池性能,致使电池容量快速衰减。针对上述问题,现有的主要解决方法是采用高导电性的碳材料与硫进行复合,并尽可能使硫进入碳材料的孔中,尤其是其中微孔,来限制多硫化物的溶解和穿梭。但是通过这类物理方法,虽然可以在充放电最初阶段获得好电化学性能,但随着充放电反复进行,束缚在孔中的硫生产多硫并会缓慢溶解,而出现迅速的容量衰减和库伦效率降低。因此,仍然需要发展正极材料来提高锂硫电池的性能。
技术实现思路
:为了克服现有技术存在的不足之处,本专利技术的目的在于提供一种有机聚合物硫/纳米碳基复合材料及其在锂硫电池中的应用,该材料利用纳米碳基材料的高导电性提高材料的导电性,同时利用有机物中形成的碳-硫键进行化学方式固定硫,通过调控有机聚合物中的硫链长度来限制长链多硫化物的产生 ...
【技术保护点】
1.一种有机聚合物硫/纳米碳基复合材料,其特征在于:该复合材料是由有机聚合物硫与纳米碳基材料组成,有机聚合物硫分布在纳米碳基材料表面;其中:所述有机聚合物硫在复合材料中的含量为40~70wt%。
【技术特征摘要】
1.一种有机聚合物硫/纳米碳基复合材料,其特征在于:该复合材料是由有机聚合物硫与纳米碳基材料组成,有机聚合物硫分布在纳米碳基材料表面;其中:所述有机聚合物硫在复合材料中的含量为40~70wt%。2.根据权利要求1所述的有机聚合物硫/纳米碳基复合材料,其特征在于:所述纳米碳基材料为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯或氧化石墨烯。3.根据权利要求1所述的有机聚合物硫/纳米碳基复合材料,其特征在于:所述有机聚合物硫的制备过程为:有机物与多硫化钠在表面活性剂的作用下,通过界面聚合作用合成有机聚合物硫,所述有机聚合物硫中的硫含量为50~90wt%。4.根据权利要求3所述的有机聚合物硫/纳米碳基复合材料,其特征在于:所述多硫化钠为三硫化钠、四硫化钠和五硫化钠中的一种或几种。5.根据权利要求3所述的有机聚合物硫/纳米碳基复合材料,其特征在于:用于制备有机聚合物硫的有机物原料为三氯丙烷,制备过程中通过控制原料中的多硫化钠的种类来调控有机聚合物硫中的硫含量。6.根据权利要求3所述的有机聚合物硫/纳米碳基复合材料,其特征在于:用于制备有机聚合物硫的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠或聚乙二醇辛基苯基醚。7.根据权利要求1所述的有机聚合物硫/纳...
【专利技术属性】
技术研发人员:李峰,胡广剑,孙振华,成会明,
申请(专利权)人:中国科学院金属研究所,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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