一种基于同轴静电纺丝技术制备碳/硫化锂复合材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于同轴静电纺丝技术制备碳/硫化锂复合材料的方法，涉及锂硫电池电极材料领域。该方法通过将低分子量的聚乙烯吡咯烷酮与高分子量的聚乙烯吡咯烷酮混合，并加入硫酸锂形成同轴静电纺丝的芯溶液；使用同轴静电纺丝技术，得到无纺布薄膜，对无纺布薄膜进行预氧化和碳化处理，在碳化过程中低分子量的聚乙烯吡咯烷酮分别在外壳和芯形成孔洞和通道，得到了自支撑的外壳多孔，内芯为多通道的碳纤维结构，提供了电子、离子传输通道；与此同时硫酸锂在高温下与碳化的聚乙烯吡咯烷酮原位反应生成硫化锂。该方法解决了硫体积膨胀的问题，而且不需要加粘合剂和导电剂，无需载硫，无毒无害，成本低廉，环境友好。环境友好。环境友好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于同轴静电纺丝技术制备碳/硫化锂复合材料的方法


[0001]本专利技术涉及锂硫电池电极材料领域，具体为一种基于同轴静电纺丝技术制备碳/硫化锂复合材料的方法。

技术介绍

[0002]清洁、高效的新能源，风能、水能、太阳能，有着许许多多的问题，如受地区影响、能源转化率低下等。而锂硫电池理论比容量高达1672 mAh/g，使得锂硫电池的体积与其他锂离子电池相比更加的轻便，而且硫具有储量丰富、成本低廉，环境污染较低等优点。然而锂硫电池也有许多问题需要解决，如硫单质的导电性很差，充放电过程中的硫的体积膨胀及多硫化物的穿梭问题。利用静电纺丝技术制备的碳纳米纤维应用锂硫电池具有结构设计性强、易于掺杂改性，并且可自支撑不需要使用粘合剂和导电剂。
[0003]碳/硫化锂复合材料的制备是先制备出硫化锂，然后再与多孔碳材料复合。此方法操作过程复杂，并且很难将碳与硫化锂均匀复合，同时硫化锂材料的制备对生产设备及环境要求是非常的高。根据现有硫化锂材料制备的专利报道，在生产制备硫化锂的过程中都会产生或使用硫化氢气体，一方面会对环境造成污染，另一方面也会对人身本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于同轴静电纺丝技术制备碳/硫化锂复合材料的方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）水和乙醇作为溶剂加入一定质量比的低分子量的聚乙烯吡咯烷酮与高分子量的聚乙烯吡咯烷酮K90，搅拌过夜得到壳溶液，所述低分子量的聚乙烯吡咯烷酮采用K16~K18或K30中的任意一种或多种；（2）水和乙醇作为溶剂加入一定质量比的低分子量的聚乙烯吡咯烷酮与高分子量的聚乙烯吡咯烷酮K90，搅拌均匀后加入硫酸锂，搅拌过夜得到芯溶液，所述低分子量的聚乙烯吡咯烷酮采用K16~K18或K30中的任意一种或多种；（3）将所得到的壳溶液与芯溶液进行同轴电纺得到无纺布薄膜；（4）将得到的无纺布薄膜进行预氧化处理和高温碳化处理，得到中芯多通道、外壳多孔的碳纤维材料。2.根据权利要求1所述的一种基于同轴静电纺丝技术制备碳/硫化锂复合材料的方法，其特征在于：步骤（1）中加入低分子量的聚乙烯吡咯烷酮与高分子量的聚乙烯吡咯烷酮K90质量比为1：5～4。3.根据权利要求1所述的一种基于同轴静电纺丝技术制备碳/硫化锂复合材料的方法，其特征在于：步骤（2）中加入低分子量的聚乙烯吡咯烷酮与高分子量的聚乙烯吡咯烷酮K90质量比1：4～2。4.根据权利要求1所述的一种基于同轴静电纺丝技术制备碳/硫化锂复合材料的方法，其特征在于：步骤（1）的壳溶液中加入低分子量的聚乙烯吡咯烷酮与高分子量的聚乙烯吡...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹海亮，吴玉程，苗艳勤，吕琛山，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：