一种硫掺杂富氮碳材料的制备方法、电极及其在钠/钾离子电池中的应用技术

本发明专利技术涉及一种硫掺杂富氮碳材料的制备方法、电极及其在钠/钾离子电池中的应用，该硫掺杂富氮碳材料分别以聚丙烯酸‑丙烯酰胺钾盐为碳和氮前驱体、五水合硫代硫酸钠为硫掺杂剂，通过预处理‑碳化法制备得到，制备方法简单易操作。本发明专利技术制备的硫掺杂富氮碳材料具有较高的硫和氮掺杂量、连通的孔道和较低的比表面积。引入的氮、氧原子可以提高材料的导电性和提供额外的赝电容，硫原子与钠离子和钾离子发生可逆反应，来提供额外的储钠和储钾容量。将该材料应用于钠离子电池和钾离子电池，展现出优异的电化学性能。

Preparation, electrode and application of a sulfur doped nitrogen rich carbon material in Na / K ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种硫掺杂富氮碳材料的制备方法、电极及其在钠/钾离子电池中的应用
本专利技术涉及新能源材料领域，具体涉及一种硫掺杂富氮碳材料的制备方法、电极及其用途。
技术介绍
随着可再生能源、电动汽车和智能电网的广泛应用，大规模的储能系统对这些设备的发展起到了关键的推动作用。锂离子电池作为目前应用最广泛的商用储能设备，由于其资源有限、成本较高等问题，限制了大规模应用。近年来，钠离子电池和钾离子电池因其相对丰富的资源和较低的成本，被认为是替代传统锂电池最有前景的大规模储能设备。然而，由于钾离子半径（138pm）和钠离子半径（102pm）远大于锂离子半径（76pm），一些用于锂离子电池的传统负极材料，如石墨，不能用于钠离子电池和钾离子电池。如此大的离子尺寸会导致钠/钾离子嵌入/脱出过程中体积膨胀过大，从而导致容量不足，循环稳定性不理想，因此，制备适用于钠离子电池和钾离子电池的负极材料仍然是一个主要的挑战。金属氧（硫）化物是目前应用比较广泛的电极材料，但由于自身导电性较差、体积变化大继而引起倍率性能和循环过程差等缺点，大大限制了它的应用。石墨，作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫掺杂富氮碳材料的制备方法，其特征在于，包含如下的步骤：/n(1) 选择使用的碳前驱体以及硫掺杂剂；/n(2) 预处理：对碳前驱体进行掺硫处理，首先将硫掺杂剂加入去离子水，搅拌使其充分溶解，然后将碳前驱体加入到上述溶液中，使溶液被完全吸附；随后在搅拌下加入盐酸，搅拌使其反应完全，随后干燥，得到预处理的碳前驱体；/n(3) 碳化：将上述干燥的产物在惰性气氛下先进行低温预烧，再高温碳化活化；/n(4) 清洗：将上述碳化后的样品进行清洗去除杂质，干燥后得到硫掺杂富氮碳材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种硫掺杂富氮碳材料的制备方法，其特征在于，包含如下的步骤：
(1)选择使用的碳前驱体以及硫掺杂剂；
(2)预处理：对碳前驱体进行掺硫处理，首先将硫掺杂剂加入去离子水，搅拌使其充分溶解，然后将碳前驱体加入到上述溶液中，使溶液被完全吸附；随后在搅拌下加入盐酸，搅拌使其反应完全，随后干燥，得到预处理的碳前驱体；
(3)碳化：将上述干燥的产物在惰性气氛下先进行低温预烧，再高温碳化活化；
(4)清洗：将上述碳化后的样品进行清洗去除杂质，干燥后得到硫掺杂富氮碳材料。


2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所使用的碳前驱体是聚丙烯酸-丙烯酰胺钾盐。


3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所使用的碳前驱体是聚丙烯酰胺、聚丙烯酸丙烯酰胺或聚丙烯酸盐。


4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所使用的硫掺杂剂为五水合硫代硫酸钠。


5.如权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，将硫掺杂剂加入去离子水，搅拌使其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王焕磊，陶琳，杨云鹏，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37