一种复合材料、其制备方法和在锂离子电池中的应用技术

本发明专利技术涉及一种复合材料、其制备方法和在锂离子电池中的应用。所述复合材料的制备方法包括如下步骤：(1)将水、硫化钠和升华硫混合，得到混合材料；(2)将多孔碳纳米纤维与溶剂混合，得到多孔碳纳米纤维分散物；(3)将所述混合材料、多孔碳纳米纤维分散物、表面活性剂与酸溶液混合，得到沉淀物；(4)将所述沉淀物置于密闭容器中进行热处理，得到复合材料。本发明专利技术使用化学沉积法结合加热升华法能够避免单一使用化学沉积法或加热升华法制备纳米硫/多孔碳复合材料的一些弊端，做到两种方法优劣互补的作用；同时该方法具有工艺成熟，操作简单易于大规模生产的优点，最终实现纳米多孔碳/硫复合材料的高附加值利用。

A composite material, its preparation method and application in lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料、其制备方法和在锂离子电池中的应用
本专利技术属于电池材料
，具体涉及一种复合材料、其制备方法和在锂离子电池中的应用。
技术介绍
锂离子电池作为新一代清洁能源，具有输出电压高、能量密度大、自放电小、循环寿命长、无记忆效应、可快速充放电和绿色环保等优点，被广泛地应用于各个领域。锂离子电池产业链经过近二十年的发展已经形成了一个专业化程度高、分工明晰的产业链体系。锂硫电池是以硫元素作为电池正极，金属锂作为负极的一种锂电池。其具有高能量密度、髙理论容量、原料丰富、成本低等优点，可广泛用于航空及新能源汽车等领域，是高能新型电池的主要研究方向之一。因此探寻一条制备单质硫/碳复合正极材料工艺十分迫切。单质硫/碳复合正极材料的主要制备方法有：机械球磨法、加热升华法和化学沉淀法，机械球磨法制备材料工艺简单，可将单质硫破碎至亚微米尺度，并均匀分散在导电碳中，但是制备的电极材料颗粒较大，并且碳与硫之间接触的紧密程度不够，硫或其生成物容易从碳的导电网络上脱落，致使电池充放电性能较差，从而使复合材料的循环性能较差。加热升华法工艺简单，能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n(1)将水、硫化钠和升华硫混合，得到混合材料；/n(2)将多孔碳纳米纤维与溶剂混合，得到多孔碳纳米纤维分散物；/n(3)将所述混合材料、多孔碳纳米纤维分散物、表面活性剂与酸溶液混合，得到沉淀物；/n(4)将所述沉淀物置于密闭容器中进行热处理，得到复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将水、硫化钠和升华硫混合，得到混合材料；
(2)将多孔碳纳米纤维与溶剂混合，得到多孔碳纳米纤维分散物；
(3)将所述混合材料、多孔碳纳米纤维分散物、表面活性剂与酸溶液混合，得到沉淀物；
(4)将所述沉淀物置于密闭容器中进行热处理，得到复合材料。


2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述水、硫化钠和升华硫的质量比为200:(4～6):(5～8)；
优选地，步骤(1)所述混合的方式为搅拌，优选将混合材料由黄色搅拌至橘黄色；
优选地，所述搅拌的速率为80～150r/min；
优选地，所述搅拌的时间为1.2～2.5h。


3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述多孔碳纳米纤维的制备过程包括：
(a)取聚丙烯腈与对苯二甲酸的质量比为(0.8～1.2):1，溶解于85～90wt％的冰醋酸中形成浓度为2.5～3.5mg/mL的纺丝溶液，通过静电纺丝方法制备聚丙烯腈纳米纤维；
(b)在氮气氛围下，将聚丙烯腈纳米纤维于500～1000℃下碳化，得到多孔碳纳米纤维。


4.如权利要求1-3之一所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述多孔碳纳米纤维的比表面积为1000m2/g～1500m2/g；
优选地，步骤(2)所述多孔碳纳米纤维与溶剂的质量比为(0.8～1.2):1；
优选地，步骤(2)所述溶剂包括NMP、DMF和DMAC中的任意一种或至少两种的组合。


5.如权利要求1-4之一所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述表面活性剂为CTAB、十六烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(3)所述酸溶液为有机酸，优选为HCOOH溶液、乙酸溶液和草酸溶液中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(3)所述酸溶液的浓度为1.5～2.5mol/L；
优选地，步骤(3)所述混合材料与多孔碳纳米纤维分散物的质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭强强，董子杰，冯海兰，
申请(专利权)人：中科马鞍山新材料科创园有限公司，中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34