一种基于聚吡咯的铁掺杂多孔碳-硫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基于聚吡咯的铁掺杂多孔碳‑硫复合材料，以无机铁盐、吡咯和硫作为原料，通过低温聚合法制备聚吡咯作为多孔碳前驱体；再通过液相法引入铁元素后，通过高温烧结法制备基于聚吡咯的铁掺杂多孔碳；最后通过熔融法引入硫元素，得到活化后的基于聚吡咯的铁掺杂多孔碳‑硫复合材料，硫含量为45‑55%。作为锂硫电池正极的应用，首次放电比容量达到1000‑1100mAh/g，循环后比容量为500‑600mAh/g，平均每次衰减率为0.5%。本发明专利技术具有以下优点：1.碳载体多孔状形貌稳定，减少循环过程中活性物质硫的损失；2.硫在载体中的分布较为均匀；3.硫含量高；4.方法简单有效，适合大规模商业化生产。

An iron doped porous carbon sulfur material based on polypyrrole and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚吡咯的铁掺杂多孔碳-硫材料及其制备方法和应用
本专利技术属于电池
，具体是一种基于聚吡咯的铁掺杂多孔碳-硫材料及其制备方法和应用。
技术介绍
随着社会不断发展，人类对于能源的需求量也在增长。然而随着对化石燃料资源近200年的持续开采，化石燃料资源己趋于枯竭，并且由于化石燃料燃烧带来的环境污染也成为人类生存的一大挑战。因此，能源问题和环境安全问题成为全球关注并迫切需要解决的问题。发展具有高能量、高密度、高安全性、绿色环保和低成本的二次电池在新能源领域具有重大意义。锂硫电池是一种二次电池，具有较高能量密度的，采用单质硫或含硫材料作为正极活性物质，其理论能量密度达2600Wh/kg，并且硫具有资源丰富、环境友好、价格便宜等优点。高硫含量的锂硫电池具有高的容量密度和能量密度，能够实现克服锂离子电池因能量密度不足而无法满足电动汽车需求的技术问题。多孔碳是被广泛应用于锂硫电池的载硫材料，早在2002年，Wang等就将硫熔融后分布渗入在活性炭的多孔结构中（文献1：WangJ,LiuL,LingZ,etal.Polymerlit本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于聚吡咯的铁掺杂多孔碳-硫复合材料，其特征在于：以无机铁盐、吡咯和硫作为原料，通过低温聚合法制备聚吡咯作为多孔碳前驱体；再通过液相法引入铁元素后，通过高温烧结法制备基于聚吡咯的铁掺杂多孔碳；最后通过熔融法引入硫元素，得到活化后的基于聚吡咯的铁掺杂多孔碳-硫复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于聚吡咯的铁掺杂多孔碳-硫复合材料，其特征在于：以无机铁盐、吡咯和硫作为原料，通过低温聚合法制备聚吡咯作为多孔碳前驱体；再通过液相法引入铁元素后，通过高温烧结法制备基于聚吡咯的铁掺杂多孔碳；最后通过熔融法引入硫元素，得到活化后的基于聚吡咯的铁掺杂多孔碳-硫复合材料。


2.根据权利要求1所述的基于聚吡咯的铁掺杂多孔碳-硫复合材料，其特征在于：所述无机铁盐为FeCl3﹒6H2O。


3.根据权利要求1所述的基于聚吡咯的铁掺杂多孔碳-硫复合材料，其特征在于：所述铁掺杂多孔碳-硫复合材料的硫含量为45-55%。


4.根据权利要求1所述的基于聚吡咯的铁掺杂多孔碳-硫复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1）低温聚合法制备聚吡咯作为多孔碳前驱体，将吡咯均匀分散于稀盐酸中得到溶液A，并在低温条件下，以吡咯和过硫酸铵满足一定物质的量之比，向溶液A中加入过硫酸铵，搅拌反应一定时间，洗涤并干燥，得到多孔碳前驱体；
步骤2）高温烧结法制备基于聚吡咯的铁掺杂多孔碳，将无机铁盐溶解于水中形成铁离子溶液，然后以多孔碳前驱体与无机铁盐满足一定质量比，将步骤1）所得多孔碳前驱体加入到铁离子溶液中，搅拌反应一定时间，待反应完全后，得到分散均匀的悬浊液，经过滤、干燥后，在一定条件下热处理，得到基于聚吡咯的铁掺杂多孔碳；
步骤3）熔融法制备活化的基于聚吡咯的铁掺杂多孔碳-硫复合材料，将步骤2）得到的基于聚吡咯的铁掺杂多孔碳与硫混合均匀，在一定条件下热处理得到活...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙立贤，管彦洵，徐芬，程日光，袁元芝，韩成习，李昊，林祺，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45