【技术实现步骤摘要】
用于锂硫电池正极极片的三维有序多孔载硫材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及电化学储能领域，具体涉及一种用于锂硫电池正极极片的三维有序多孔载硫材料及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，随着各类电子产品以及电动汽车的快速发展及普及，人们对于具有高能量密度的电池的需求也越来越迫切。然而，传统基于锂离子嵌入脱出过程实现电化学储能的锂离子电池已经趋近其能量密度的极限。想要开发一种体积小，质量轻，容量大的新型下一代电池，就必须要开发新的电极材料以及新的电化学储能体系。锂硫电池以金属锂片作为负极，硫单质作为正极，其理论能量密度能达到2600Wh/kg，是现有锂离子电池技术能达到的能量密度的约6倍。并且，硫拥有储量大，价格便宜，无毒无污染的优点。因此，锂硫电池被认为是最有发展前景的下一代高能量密度电池的候选技术之一。然而，锂硫电池的实际应用却仍然存在着许多问题：首先是硫的低导电率使得电子难以传导到硫来参加电化学反应放电。其次是在放电过程中，有高溶解度的多硫化物中间产物产生，这些高溶解度的多硫化物会溶解在电解液里并...
【技术保护点】
1.一种用于锂硫电池正极极片的三维有序多孔载硫材料，其特征在于，三维有序多孔载硫材料中包含多级孔结构，即该材料中包含大孔、介孔、小孔三种孔结构；其中，大孔均匀有序分布于富含介孔和小孔的导电碳框架中；由极性吸附位点硫化锌以及单原子活性位点钴氮碳组成的双极吸附位点广泛均匀分布于导电碳框架中；/n所述载硫材料中，大孔孔径为大于50nm至180nm之间，且有序分布于导电碳框架中，导电碳框架中的介孔孔径介于2～50nm之间，小孔孔径介于0.1至小于2nm之间。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于锂硫电池正极极片的三维有序多孔载硫材料，其特征在于，三维有序多孔载硫材料中包含多级孔结构，即该材料中包含大孔、介孔、小孔三种孔结构；其中，大孔均匀有序分布于富含介孔和小孔的导电碳框架中；由极性吸附位点硫化锌以及单原子活性位点钴氮碳组成的双极吸附位点广泛均匀分布于导电碳框架中；
所述载硫材料中，大孔孔径为大于50nm至180nm之间，且有序分布于导电碳框架中，导电碳框架中的介孔孔径介于2～50nm之间，小孔孔径介于0.1至小于2nm之间。
2.按照权利要求1所述的用于锂硫电池正极极片的三维有序多孔载硫材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一：将苯乙烯、水和聚乙烯吡咯烷酮配成反应液，在氮气保护气氛下升温至70～80℃后加入过硫酸钾，反应20～30小时之后，离心分离得到聚苯乙烯纳米颗粒；
步骤二：将所得到的聚苯乙烯纳米颗粒超声分散于无水乙醇中，置于光滑表面皿内及室温下待乙醇蒸发，乙醇完全蒸干后即得到三维聚苯乙烯模板；
步骤三：将六水合硝酸锌、六水合硝酸钴、2-甲基咪唑溶解于甲醇中，待完全溶解后将所配溶液导入之前所得到的三维聚乙烯模板之中，于室温下静置0.5～2小时；
步骤四：静置完成后，取出浸泡后的三维聚乙烯模板，放入甲醇与氨水的混合溶液中，静置20～30小时；
步骤五：静置完成后，取出浸泡后的三维聚乙烯模板，放入四氢呋喃溶剂中，搅拌20～30小时；
步骤六：搅拌完成后，用离心机分离上述溶液，得到浅紫色固体样品，自然晾干所得固体样品后，将固体样品在氮气保护下，碳化1～3小时，即得到含有双极吸附位点的三维有序多孔锂硫电池载硫材料。
3.按照权利要求2所述的用于锂硫电池正极极片的三维有序多孔载硫材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，苯乙烯、水、聚乙烯吡咯烷酮和过硫酸钾的质量比为1：2～10：0.1～5：0.1～5。
4.按照权利要求2所述的用于锂硫电池正极极片的三维有序多孔载硫材料的制备方法，其特征在于，步骤三中，六水合硝酸锌、六水合硝酸钴、2-...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵天寿，赵琛，巫茂春，
申请(专利权)人：香港科技大学，
类型：发明
国别省市：中国香港;81
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