一种载有硫的氮化碳/碳纤维复合材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种载有硫的氮化碳/碳纤维复合材料及其制备方法和用途，制备方法为：将碳纤维布放于尿素水溶液浸泡，得到尿素/碳纤维复合材料；将尿素/碳纤维复合材料置于尿素粉末中烧结，得到氮化碳/碳纤维复合材料；将氮化碳/碳纤维复合材料浸泡在硫的二硫化碳溶液中反应，然后惰性气体保护下熏硫，得到载有硫的氮化碳/碳纤维复合材料。本发明专利技术制备的载有硫的氮化碳/碳纤维复合材料具有多孔特性，开放的多孔表面有利于硫颗粒的大量负载，并为硫的体积膨胀提供物理限制，而且氮化碳对多硫化物具有很强的吸附作用，可明显抑制锂硫电池的穿梭效应，提高电池的循环性能和倍率性能。提高电池的循环性能和倍率性能。提高电池的循环性能和倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
一种载有硫的氮化碳/碳纤维复合材料及其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于电池电极材料领域，特别是涉及一种载有硫的氮化碳/碳纤维复合材料及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]近年来能源危机变得越来越严重，发展可持续能源和相应的存储材料尤为重要。目前，许多储能系统如二次电池已被研究。在锂离子电池，锌离子电池和镁电池等各种电池系统中，锂硫(Li-S)电池因其较高的能量密度(2600Wh kg-1
)和理论容量(1675mAh g-1
)备受研究者关注，而被认为是下一代储能设备的可能候选者之一，并且原料广泛、成本低廉无毒。然而锂硫电池的实际应用面临着以下难题：1)活性硫和放电产物Li2S的导电性能力很差，高绝缘性增大了电子扩散能垒，致使电化学反应动力学变慢；2)充放电过程中体积变化大(体积膨胀可达80％)，容易导致电极粉碎和塌陷；3)充放电中间产物多硫化锂(Li2S
x
)存在严重的穿梭效应，Li2S
x
(3≤x≤8)易溶于电解液中，在浓度梯度作用下扩散至Li金属负极，导致发生不可逆的活性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种载有硫的氮化碳/碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：1)将碳纤维布放于尿素水溶液中浸泡，得到尿素/碳纤维复合材料；2)将步骤1)制备得到的尿素/碳纤维复合材料置于尿素粉末中烧结，得到氮化碳/碳纤维复合材料；3)将步骤2)制备得到的氮化碳/碳纤维复合材料浸泡在硫的二硫化碳溶液中反应，然后惰性气体保护下熏硫，得到载有硫的氮化碳/碳纤维复合材料。2.根据权利要求1所述载有硫的氮化碳/碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中还包括如下特征中的一种或多种：所述尿素水溶液的浓度为1.5～19.5mol/L；所述碳纤维布与尿素的质量比为1:(400～600)；所述浸泡的时间为20～180min；所述浸泡后还包括取出和干燥步骤。3.根据权利要求2所述载有硫的氮化碳/碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述干燥温度为45～100℃，干燥时间为4～24h。4.根据权利要求1所述载有硫的氮化碳/碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中还包括如下特征中的一种或多种：所述尿素/碳纤维复合材料与尿素粉末的质量比为1:(1500～2500)；所述烧结温度为450～800℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金金，林夕蓉，刘金云，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：