纳米碳质/金属硫化物复合多孔材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种纳米碳质/金属硫化物复合多孔材料及其制备方法与应用。所述制备方法包括：使包含含硫物质、金属盐前驱体、纳米碳质前驱体和溶剂的混合反应体系发生水热反应，之后于还原性气氛中对所获混合物进行热处理，获得富含缺陷的纳米碳质/金属硫化物复合多孔材料。本发明专利技术采用水作为溶剂制备得到纳米碳质/金属硫化物复合多孔材料，所述多孔材料具有氮硫双掺杂、高活性的金属阳离子缺陷结构，有利于对充电过程中可能产生的多硫化锂的吸附；同时，本发明专利技术以纳米碳质/金属硫化物复合多孔材料制备的锂离子电池，在优化电池测试参数下，抑制了多硫化锂副产物的产生，提高了库伦效率，电池实现了在高功率密度下的稳定的电化学循环及倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
纳米碳质/金属硫化物复合多孔材料及其制备方法与应用
本专利技术属于电化学能源材料
，具体涉及一种纳米碳质/金属硫化物复合多孔材料及其制备方法与应用，例如，在锂离子电池中的应用。
技术介绍
锂离子电池在日常生活的小型化仪器和设备得到了广泛的运用，但是还不能满足未来大型储能装置及电动汽车的需求。研究和开发新型高能量密度和功率密度的锂电池越来越受到广泛的关注。与传统的金属氧化物电极相比较，过渡态金属硫化物的导电性有所提高，电极具有高的能量密度且价格便宜的优势。然而，金属硫化物电极的电子和离子导电能力有待提高，电极在充放电过程中会发生体积变化，放电产物硫化锂会不完全利用形成多硫化物发生穿梭效应等问题。为克服以上问题，导电碳黑、多孔碳、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、杂原子(氮或氧)功能碳等各种导电碳质材料被用于与金属硫化物复合获得碳/金属硫化物电极材料，一定程度上改善了碳/金属硫化物电极的电化学性能。目前，绝大部分的纳米金属硫化物都是在有机溶剂中制备得到，大量有机溶液的使用会对环境带来危害。此外，金属硫化物电池的倍率和循环性能还需进一步提高。基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米碳质/金属硫化物复合多孔材料的制备方法，其特征在于包括：/n使包含含硫物质、金属盐前驱体、纳米碳质前驱体和溶剂的混合反应体系于150-200℃发生水热反应6-18h，之后在还原性气氛中，将所获混合物于200-500℃热处理15-60min，获得富含缺陷的纳米碳质/金属硫化物复合多孔材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米碳质/金属硫化物复合多孔材料的制备方法，其特征在于包括：
使包含含硫物质、金属盐前驱体、纳米碳质前驱体和溶剂的混合反应体系于150-200℃发生水热反应6-18h，之后在还原性气氛中，将所获混合物于200-500℃热处理15-60min，获得富含缺陷的纳米碳质/金属硫化物复合多孔材料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：
将所述金属盐前驱体、纳米碳质前驱体分别与溶剂形成的溶液混合，之后向所获混合溶液中加入含硫物质溶液，形成所述混合反应体系；优选的，所述溶剂包括水；优选的，所述含硫物质溶液包括多硫化物溶液；
优选的，所述多硫化物溶液是由硫粉和硫化物溶于水形成的；优选的，所述硫化物包括硫化钠；优选的，所述硫粉和硫化物的摩尔比为3:1。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：
在还原性气氛中，采用10-20℃/min的升温速率将水热反应所获混合物的温度升至200-500℃；优选的，所述还原性气氛包括NH3和/或含NH3的惰性气氛。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述含硫物质包括硫化物和/或多硫化物，优选为多硫化物；优选的，所述多硫化物包括多硫化钠和/或多硫化锂；
和/或，所述金属盐前驱体包括醋酸亚铁、醋酸镍、醋酸亚钴、醋酸铜、醋酸钛中的任意一种或两种以上的组合；
和/或，所述纳米碳质前驱体包括石墨烯、石墨烯衍生物、氮掺杂石墨烯、碳纳米管、氮掺杂碳纳米管、氧化碳纳米管、碳纤维、多孔碳中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述石墨烯衍生物包括氧化石墨烯和/氮掺杂石墨烯；
和/或，所述溶剂包括水。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述含硫物质、金属盐前驱体、纳米碳质前驱体的质量比是50:20:(1-2):1:100。


6.由权利要求1-5中任一项所述方法制备的纳米碳质/金属硫化物复合多孔材料，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，蔺洪振，杨晋，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32