The invention provides a carbon carrier rich in N and S double-pore mesoporous structure, a preparation method and an application thereof, belonging to the technical field of cathode materials for energy storage batteries. The N-rich and S-rich mesoporous carbon carrier has a graded mesoporous structure. The mesoporous pore size is 30-60 nm and the micropore size is 1.5-3 nm. The rich N, S double aperture mesoporous carbon coated high load sulfur carbon composite was prepared from the above N, S double aperture mesoporous structure carbon carrier and sulfur thawing diffusion. The carbon carrier provided by this application has high pore volume and specific surface area, which can cover the active material with high mass fraction, and the active material is not stacked on the carbon surface. The large pore volume is more beneficial to the electrolyte infiltration in the application process, and the microporous mesoporous crosslinked double aperture structure has better dispersion and adsorption. By providing fast ion and electron transfer channels, it is more conducive to achieving high electrochemical reaction kinetics.
【技术实现步骤摘要】
一种富N,S双孔径介孔结构碳载体、其制备方法及应用
本专利技术涉及储能电池正极材料
,尤其涉及一种富N,S双孔径介孔结构碳载体、其制备方法及应用。
技术介绍
锂硫电池具有较高的理论比容量(1675mAh/g)和理论比能量(2600Wh/kg),其理论能量密度是目前已商业化锂离子电池的5倍多,被认为是最具发展潜力的储能体系之一。锂硫电池尽管在能量密度和成本上极具优势,但因其本身存在的一些问题,其商业化推广还受到很大的限制。近年来,许多碳材料被应用到锂硫电池中,以解决锂硫电池正极突出等问题。这些问题包括:硫单质及其放电终产物导电性差;充放电过程的中间产物聚硫锂极易溶解穿梭;硫单质转化成硫化锂形成的巨大体积效应等。人们针对这些问题做了大量的工作,使得锂硫电池的比容量得到很大提升,循环寿命也得到改善。但是,随着商业化要求的不断提高,除了高比容量和长寿命外,锂硫电池正极的载硫量也应纳入研究的范围。然而,现有技术中,随着正极载硫量的提高,正极材料的导电性会大大降低,反应动力学下降;而且穿梭效应更加明显,导致电池的比容量快速下降并且循环稳定性较差。到目前为止,锂硫电池的载硫基体还远不能承受较高载硫量条件下的循环和倍率过程,这严重阻碍了其产业化进程。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是现有的锂硫电池正极的载硫量不高,载硫基体不能承受较高载硫量条件下的循环和倍率过程。本专利技术的第一个目的在于提供一种富N,S双孔径介孔结构碳载体。所述富N,S双孔径介孔结构碳载体具有分级介孔结构,所述介孔孔径为30~60nm,微孔孔径为1.5~3nm。进一步地,所述富N,S双孔径介孔结 ...
【技术保护点】
1.一种富N,S双孔径介孔结构碳载体,其特征在于:其具有分级介孔结构,所述介孔孔径为30~60nm,微孔孔径为1.5~3nm。
【技术特征摘要】
1.一种富N,S双孔径介孔结构碳载体,其特征在于:其具有分级介孔结构,所述介孔孔径为30~60nm,微孔孔径为1.5~3nm。2.根据权利要求1所述的富N,S双孔径介孔结构碳载体,其特征在于:N元素的含量为1~3at%,S元素的含量为1~3at%。3.根据权利要求2所述的富N,S双孔径介孔结构碳载体,其特征在于:C和S的原子比为22~46:1。4.根据权利要求2所述的富N,S双孔径介孔结构碳载体,其特征在于:C和N的原子比为30~90:1。5.根据权利要求1-4任一所述的富N,S双孔径介孔结构碳载体,其特征在于:孔体积为3~7cm3/g,比表面积为700~1800m2/g。6.一种富N,S双孔径介孔结构碳包覆大载量硫碳复合材料,其特征在于:由权利要求1-5所述的富N,S双孔径介孔结构碳载体与硫融硫扩散制备而成;所述富N,S双孔径介孔结构碳包覆大载量硫碳复合材料中,硫单质占硫单质和碳载体总质量的50~90%。7.一种电池正极材料,其特征在于:包括如权利要求6所述的富N,S双...
【专利技术属性】
技术研发人员:游才印,张静,徐红,李立晗,
申请(专利权)人:西安理工大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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