一种硫掺杂三维中空多孔血红蛋白状碳材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于钾离子电池负极材料技术领域，公开了一种硫掺杂三维中空多孔血红蛋白状碳材料及其制备方法与应用。所述硫掺杂三维中空多孔血红蛋白状碳材料，其形貌呈血红蛋白状，壳层具有囊泡状孔结构，内部呈中空空腔结构；所述碳材料进行了硫元素的掺杂。方法：将硅溶胶或二氧化硅与高分子材料通过喷雾干燥的方式制备成固体粉末；在保护性氛围下，将固体粉末进行高温碳化，硫化，酸洗，获得所需碳材料。本发明专利技术的碳材料用于钾离子电池负极材料中。本发明专利技术的方法简单，成本低廉。所述材料具有超高的比表面积、高电子导电率、快速离子扩散通道和丰富的钾离子存储位点等特点，应用于钾离子电池负极材料具有比容量高、循环寿命长和倍率性能优异等特点。性能优异等特点。性能优异等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种硫掺杂三维中空多孔血红蛋白状碳材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于钾离子电池负极材料
，具体涉及一种硫掺杂的三维中空多孔的血红蛋白状碳材料及其制备方法和应用。所述硫掺杂的三维中空多孔的血红蛋白状碳材料应用于钾离子电池负极材料。

技术介绍

[0002]随着社会经济的高速发展，人类对能源需求快速提升。为克服传统化石能源紧缺、环境恶化等不利影响，人们对大容量、长寿命、低成本的电化学储能装置给予了极大的关注。目前，锂离子电池(LIB)作为一种二次电池储能系统已经在电动汽车和消费类电子产品等领域得到极大推广，但价格昂贵、资源有限、且分布不均已限制了其进一步的发展。因此，开发新型替代储能电池显得尤为重要。与锂离子电池相比，钾离子电池(PIB)有着明显的优势，如资源丰富，成本较低，标准还原电势低，具有较高的能量密度等。此外，钾离子的路易斯酸性较弱，能够形成更小的溶剂化离子，离子电导率和溶剂化离子传输数量优于锂离子。因此，开发具有高容量、长寿命、低成本、高安全性的钾离子电池具有重大意义。
[0003]碳材料具有放电平台低、廉价环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫掺杂三维中空多孔血红蛋白状碳材料，其特征在于：其形貌呈血红蛋白状，血红蛋白状颗粒的壳层具有囊泡状孔结构，血红蛋白状颗粒的内部呈中空空腔结构；血红蛋白状颗粒具有大孔、微孔和/或介孔；所述碳材料进行了硫元素的掺杂。2.根据权利要求1所述硫掺杂三维中空多孔血红蛋白状碳材料，其特征在于：血红蛋白状颗粒的尺寸为1～10μm；所述囊泡状孔结构的尺寸：直径为20～300nm，壁厚为2～5nm；硫元素均匀分布在材料表面，含量为2wt％～10wt％。3.根据权利要求1～2任一项所述硫掺杂三维中空多孔血红蛋白状碳材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将硅溶胶与高分子材料或二氧化硅与高分子材料通过喷雾干燥的方式制备成固体粉末；2)在保护性氛围下，将固体粉末进行高温碳化，硫化，获得硫掺杂三维中空血红蛋白状复合材料；3)酸洗去除硫掺杂三维中空血红蛋白状复合材料中SiO2颗粒，获得硫掺杂三维中空多孔血红蛋白状碳材料。4.根据权利要求3所述硫掺杂三维中空多孔血红蛋白状碳材料的制备方法，其特征在于：所述高分子材料为水溶性高分子材料；所述水溶性高分子材料包括酚醛树脂、羧甲基纤维素、环氧树脂、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇或聚丙烯酰胺中一种以上；所述高分子材料与硅溶胶的质量比为1：(1～7)，所述高分子材料与二氧化硅的质量比为1：(1～6)；所述高分子材料与硫化时的硫源的质量比为1：(0.1～0.4)；所述硫源为含硫化合物；所述硅溶胶中粒子或二氧化硅粉末平均粒径为20～300nm；硅溶胶中二氧化硅的质量浓度为30％～40％。5.根据权利要求4所述硫掺杂三维中空多孔血红蛋白状碳材料的制备方法，其特征在于：高分子材料与硅溶胶或高分子材料与二氧化硅的用量满足碳硅比为1：(1.5～4)，碳硅比中碳来自高分子材料，碳的质量＝高分子材料的质量*成碳率；碳硅比中硅是指二氧化硅的质量，若是采用硅溶胶，碳硅比中硅的质量表示的是硅溶胶中二氧化硅的质量；所述硫源为含硫化合物，具体包括H2...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴松平，孙浩，续安鼎，琚家豪，宋杨，付丽丽，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：