硫-孢子碳/碳化铌复合电极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种硫‑孢子碳/碳化铌复合电极材料及其制备方法和应用，包括：获得木霉孢子；通过6h，9h和12h溶剂热法和高温碳化，合成了孢子碳/碳化铌复合材料，以此为载体，通过熔融渗硫法，反应12‑16h，与单质硫进行复合，得到硫‑孢子碳/碳化铌复合材料电极。本发明专利技术硫‑孢子碳/碳化铌复合材料电极为三维多孔结构，具有较高的比表面积，较高的高循环稳定性，倍率性能和库伦效率等特点，特别适合作为锂硫电池正极材料，该复合正极提高了锂硫的倍率性能与循环性能，有助于推进高能量密度、高稳定性的锂硫电池的发展。

Sulfur-Spore Carbon/Niobium Carbide Composite Electrode Material and Its Preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
硫-孢子碳/碳化铌复合电极材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及锂硫电池正极材料领域，具体涉及一种硫-孢子碳/碳化铌复合电极材料及其制备方法和作为锂硫电池正极材料的应用。
技术介绍
在现阶段，锂离子电池是商业化运用最为广泛的电池。然而，随着电动汽车和高质量电力设备的不断发展，锂离子电池的能量密度只能维持在200～250Wh/kg，已不能满足高能量密度电池的需求。因此，探索新的远超锂离子电池的高能量密度电池材料变得越来越重要。锂硫电池，具有2600Wh/kg的能量密度和2800Wh/L的体积密度，引起了广泛的关注。硫正极具有1675mAh/g的理论容量，而且价格低廉，环境友好，具有很大的商业化应用前景。但是锂硫电池存在了一些本征的缺陷限制了其发展：单质硫以及其电化学产物硫化锂电子电导率较低，是电子/离子绝缘体，降低电化学反应速度，减少活性物质硫的利用率；循环过程中产生体积变化，降低电极循环稳定性；中间产物(多硫化物)的穿梭效应，导致不可逆容量的产生，并降低了库伦效率。针对以上出现的问题，科研人员主要采用以下几种策略对锂硫电池的硫正极进行改性：用高导电性物质，如碳材料等，与活性物质硫进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫‑孢子碳/碳化铌复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)获得木霉孢子；(2)取木霉孢子放置于丙酮中浸泡，随后在无水乙醇和去离子水中清洗过滤，去除其表面的油脂，在烘箱中烘干，得到烘干后的孢子；(3)将烘干后的孢子在空气中200～400℃预热处理3～9h，然后在Ar气氛围中600～800℃热处理1～5h，冷却后，得到木霉孢子碳；(4)配置NbCl5乙醇溶液，称量木霉孢子碳倒入NbCl5乙醇溶液中均匀混合，随后转移到水热反应釜中150～250℃反应3～9h；(5)反应结束后，将获得的粉末用去离子水和无水乙醇清洗并烘干，烘干后，将粉末装于石英舟中转移到管式炉，在氩气气氛下72...

【技术特征摘要】
1.一种硫-孢子碳/碳化铌复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)获得木霉孢子；(2)取木霉孢子放置于丙酮中浸泡，随后在无水乙醇和去离子水中清洗过滤，去除其表面的油脂，在烘箱中烘干，得到烘干后的孢子；(3)将烘干后的孢子在空气中200～400℃预热处理3～9h，然后在Ar气氛围中600～800℃热处理1～5h，冷却后，得到木霉孢子碳；(4)配置NbCl5乙醇溶液，称量木霉孢子碳倒入NbCl5乙醇溶液中均匀混合，随后转移到水热反应釜中150～250℃反应3～9h；(5)反应结束后，将获得的粉末用去离子水和无水乙醇清洗并烘干，烘干后，将粉末装于石英舟中转移到管式炉，在氩气气氛下720～880℃热处理1～4h和920～1080℃热处理1～4h，降温后，得到孢子碳/碳化铌复合材料；(6)将孢子碳/碳化铌复合材料与硫单质均匀混合，然后置入高压反应釜中，加热至100～190℃，反应10～18小时，待反应釜降温后，取出反应产物，得到硫-孢子碳/碳化铌复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，获得木霉孢子，包括：以棉籽壳、木屑、段木中的一种或多种为营养物，采用PDA培养基平板培养，在22℃～26℃，相对湿度为90％～98％的环境中萌发，培养3～5天后，菌落直径为8.1～9.0厘米，采集所得的木霉孢子。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的木霉孢子、丙酮的用量之比为10g：30～70mL；所述的浸泡的时间为5～...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏新辉，沈盛慧，邓盛珏，王秀丽，涂江平，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33