The invention relates to an acrylic based lithium sulfur battery interlayer material with excimer ultraviolet lamp irradiation modified ZnO and a preparation method thereof, belonging to the technical field of energy storage system device material. The preparation method of the interlayer material of the acrylic fiber based lithium sulfur battery with ZnO modified by excimer ultraviolet lamp includes the following steps: dissolving the acrylic fiber yarn in DMF, fully stirring, electrospinning, high temperature carbonization, obtaining the carbon fiber film, then irradiating it in the aqueous solution of zinc salt by excimer ultraviolet lamp, drying and annealing to obtain the carbon nano fiber film modified with ZnO. The preparation material of the invention has the advantages of environmental protection, short process, green safety, high efficiency and cleanness. The prepared carbon nanofiber film modified with ZnO is used as the interlayer of lithium sulfur battery. The interlayer can not only physically block polysulfide, but also fix polysulfide through efficient and powerful chemical adsorption, so that the active substances can be used efficiently, so as to improve the electrochemical performance of lithium sulfur battery.
【技术实现步骤摘要】
具有准分子紫外灯辐照修饰ZnO的腈纶基锂锂硫电池夹层材料及其制备方法
本专利技术涉及一种储能体系器件材料,特别涉及一种具有准分子紫外灯辐照修饰ZnO的腈纶基锂锂硫电池夹层材料(ZnO-CNF)及其制备方法,属于储能体系器件材料
技术介绍
随着对新能源和便携式电子设备的需求及要求日益增长,需开发更为稳定优质的可充电储能系统。其中锂硫(Li-S)电池因其较高能量密度(2600Whkg-1)和成本低于目前锂离子电池而成为下一代储能装置。然而,其实际应用受到低硫利用率限制,因为硫的电子电导率低导致循环寿命差,以及电化学反应中形成的可溶性多硫化锂(LiPSs)具有的严重穿梭效应。先前的研究主要集中在限制LiPS穿梭和提高电导率。电极通过结合碳,导电聚合物和非碳化学品来捕获硫。然而,这些非活性组分占据很大空间并且质量大,降低了电极能量密度,因此开发一种更有效的方法来抑制LiPS穿梭非常重要。隔膜和正极之间的夹层设计可用于阻止LiPS穿梭。碳材料,金属化合物及其复合材料等通常可用于这样的夹层。碳材料是理想的轻质屏障,这种非常薄的涂层夹层,可产生长寿命电池,而作为非活性材料,不会给组合电池增加太多的重量和体积。但碳材料只能通过物理方式阻挡LiPS扩散,其非极性表面对极性LiPS的亲和力差。因此,引入金属化合物作为化学捕获剂,如金属氧化物(如ZnO,TiO2)和金属氮化物(如TiN)等已经在其他电化学储能装置中进行了一定的研究。通常,对多硫化物具有强吸附作用的TiO2已经作为/夹在夹层中。然而,由于其固有的低 ...
【技术保护点】
1.一种具有准分子紫外灯辐照修饰ZnO的腈纶基锂硫电池夹层材料的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤:/n(1)纺丝溶液的制备:将腈纶纱线溶解于N-N二甲基甲酰胺(DMF)中并充分搅拌;/n(2)纳米纤维薄膜制备方法:将步骤(1)所得的纺丝液通过离心纺丝法、熔融纺丝法或静电纺丝法制成纳米纤维薄膜;/n(3)碳化腈纶的制备:将步骤(2)所得的纳米纤维薄膜在100-300℃下在氧气氛围中进行预氧化,时间为100-200 min;然后在惰性气体保护下,在600-1000℃下进行碳化1-8小时,得到碳纳米纤维;/n(4)ZnO修饰碳化腈纶的制备:将步骤(3)得到的碳纳米纤维进行准分子辐照处理,将碳纳米纤维置于含有锌离子的水溶液中,通过准分子紫外灯辐照,再将纤维进行干燥,干燥温度为10-40℃,干燥时间为5-25小时,彻底干燥后将纤维在惰性气体氛围内进行退火,得到具有准分子紫外灯辐照修饰ZnO的锂硫电池夹层材料。/n
【技术特征摘要】
1.一种具有准分子紫外灯辐照修饰ZnO的腈纶基锂硫电池夹层材料的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
(1)纺丝溶液的制备:将腈纶纱线溶解于N-N二甲基甲酰胺(DMF)中并充分搅拌;
(2)纳米纤维薄膜制备方法:将步骤(1)所得的纺丝液通过离心纺丝法、熔融纺丝法或静电纺丝法制成纳米纤维薄膜;
(3)碳化腈纶的制备:将步骤(2)所得的纳米纤维薄膜在100-300℃下在氧气氛围中进行预氧化,时间为100-200min;然后在惰性气体保护下,在600-1000℃下进行碳化1-8小时,得到碳纳米纤维;
(4)ZnO修饰碳化腈纶的制备:将步骤(3)得到的碳纳米纤维进行准分子辐照处理,将碳纳米纤维置于含有锌离子的水溶液中,通过准分子紫外灯辐照,再将纤维进行干燥,干燥温度为10-40℃,干燥时间为5-25小时,彻底干燥后将纤维在惰性气体氛围内进行退火,得到具有准分子紫外灯辐照修饰ZnO的锂硫电池夹层材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)中的搅拌行为分两步,首先在室温下进行10-40小时的长时间搅拌,随后在60-130℃高温条件下搅拌80-160min。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中采用静...
【专利技术属性】
技术研发人员:胡毅,蒋丽源,沈桢,吴克识,
申请(专利权)人:浙江理工大学,
类型:发明
国别省市:浙江;33
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