纳米粒子填充的空心碳纤维复合材料及制备方法与应用技术

本发明专利技术实施例公开了一种纳米粒子填充的空心碳纤维复合材料及制备方法与应用，所述纳米粒子填充的空心碳纤维复合材料包括空心碳纤维和填充在空心碳纤维内的纳米粒子。本发明专利技术利用同轴静电纺丝法，高成碳率的聚丙烯腈溶液作为壳层溶液，低碳收率的聚合物溶液作为芯部溶液，纳米粒子分散于芯部溶液中；经同轴静电纺丝后，形成具有核壳结构的复合型纤维；经过后续氧化碳化处理，得到纳米粒子填充的空心碳纤维。此方法简单、环保、可操作性强，形成空心碳纤维复合材料，可用作锂硫电池中硫正极载体，并表现出高容量和长循环稳定性。

Hollow carbon fiber composite filled with nano particles and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
纳米粒子填充的空心碳纤维复合材料及制备方法与应用
本专利技术实施例涉及材料
，具体涉及一种纳米粒子填充的空心碳纤维复合材料及制备方法与应用。
技术介绍
在制备高性能锂硫电池复合正极方面，导电性优良的碳材料为缓解该体系的本征问题并提升其电化学性能方面起着不可替代的作用。碳材料的应用十分广泛，不同维度的碳材料，如碳球、碳纳米管、石墨烯以及石墨烯泡沫等；不同孔径结构的碳材料，如微孔、中控、介孔；不同石墨化程度的，如无定型碳、不同石墨化程度的碳；不同表面化学修饰的，如磷掺杂、氮掺杂、有机基团掺杂等。通常采用热熔法将单质硫限域在多孔碳中，提升了复合材料整体的导电性，并且碳材料的比表面积、孔径分布以及孔体积是决定其复合材料电化学性能的重要因素。在电池的长循环过程中，非极性的碳材料与多硫化物的作用力较弱，通过化学修饰在碳材料中引入其他原子或基团能有效提升该材料对多硫化物的固定作用。因此，如何合理的设计多孔碳材料的结构、简单易大批量制备的方法仍是实现锂硫电池硫碳复合正极实际应用的关键所在。
技术实现思路
为此，本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米粒子填充的空心碳纤维复合材料，其特征在于：包括空心碳纤维和填充在空心碳纤维内的纳米粒子。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米粒子填充的空心碳纤维复合材料，其特征在于：包括空心碳纤维和填充在空心碳纤维内的纳米粒子。


2.根据权利要求1所述纳米粒子填充的空心碳纤维复合材料，其特征在于：所述的纳米粒子包括金属氧化物、氮化物、纳米碳颗粒中的任意一种或两种以上的组合；所述纳米粒子的直径小于200nm。


3.一种如权利要求1或2所述空心碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、配制溶液A和溶液B两种纺丝溶液，溶液A的碳化收率大于溶液B的碳化收率，将纳米粒子分散于溶液B中；
步骤二、将溶液A、分散有纳米粒子的溶液B分别用作壳层溶液和芯部溶液，通过同轴静电纺丝技术，制得具有核壳结构的复合纤维；
步骤三、对步骤二制备的具有核壳结构的复合纤维进行氧化、碳化，形成纳米粒子填充的空心碳纤维复合材料。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述溶液A和溶液B的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，溶液A的质量百分比浓度为5％-15％，溶液B的质量百分比浓度为溶液A质量百分比浓度的8％-25％，纳米粒子的加入量占溶液B中溶质质量的1％-100％。

【专利技术属性】
技术研发人员：秦显营，李宝华，孙威，罗丹，
申请(专利权)人：深圳石墨烯创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44