【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂硫电池，具体涉及一种锂硫电池多孔夹层材料的制备方法及其应用。
技术介绍
1、近年来，人类开始把目光集中在可再生的清洁能源上面，比如风能，太阳能等，希望以此解决能源枯竭和环境污染等问题。但这些清洁能源在实际应用中对环境有一定的要求，也会产生供电和需求之间的不平衡，因此需要寻找一种新型储能设备将其有效的转化储存并有效利用。
2、最近，研究者们将目光聚焦到了可充电电池上面，在众多使用的二次可充电电池如镍镉电池、铅蓄电池以及锂离子电池中，锂离子电池由于其较高的能量密度高，工作电压高，循环寿命长，成为研究的热点。传统的锂离子电池的正极材料如过渡金属氧化物（lifeo2），成本较高，而且会对环境造成严重污染，它仅仅只有170 mah/g的低理论比容量不能满足人们对高能量密度的需求。因此，开发具有高能量密度、环境污染小、价格低廉的二次电池体系成为当前研究的当务之急。锂硫电池具有较高的理论比容量（1675 mah/g）和理论比能量（2600 mah/g），同时在地球上的储量较为丰富，成本低廉且无毒，使得它被认定为新型电化学储能装置最具发展前景的产品之一，成为了国际科研工作者的热门研究领域。
3、然而，锂硫电池的实际应用仍受到诸多问题的制约，比如中间产物多硫化锂的穿梭效应、硫的导电性差等问题。在电池正极和隔膜之间加入一层导电的材料作为夹层，被证明是一种有效的策略，它可以提供一个物理屏障，阻止多硫化物的穿梭。
4、近年来，人们开发出了各种具有理想多孔结构的碳基材料电池夹层，碳基材料包括碳纳米纤维(
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种锂硫电池多孔夹层材料的制备方法及其应用。相比现有技术，所制备的多孔夹层材料具备导电性高，电化学性能稳定，比容量高，能够减轻锂硫电池穿梭效应。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案包括如下步骤：
3、（1）将造孔剂、钴盐、碳源溶于n,n-二甲基甲酰胺中，得到纺丝前驱体溶液；
4、（2）将纺丝前驱体溶液通过静电纺丝得到纤维毡；
5、（3）将纤维毡在60-80℃温度下干燥5-6h，在空气氛围下和200-300℃温度下煅烧，制得碳纳米纤维；
6、（4）将钴盐、十六烷基三甲基溴化铵的水溶液和二甲基咪唑的水溶液混合，在室温下搅拌反应30-60min，封闭静置12-24h，离心，将所得沉淀物依次用蒸馏水、乙醇洗涤，直到洗液澄清，将固体在60-80℃下干燥12-24h，得到zif-67粉末；
7、（5）将步骤（3）制得的碳纳米纤维依次蘸取聚苯乙烯球和钴盐的悬浊液、zif-67的乙醇悬浊液，在60-80℃温度下恒温干燥2-4h，得到前体；
8、（6）将前体在保护气体氛围下煅烧，得到锂硫电池多孔夹层材料。
9、优选地，所述的钴盐为乙酸钴或硝酸钴；
10、优选地，步骤（1）中，造孔剂为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯中的一种，碳源为聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚酰亚胺中的一种，钴盐、碳源和造孔剂的质量比为0.1-0.3：1：0.5-1，造孔剂和n,n-二甲基甲酰胺的质量比为0.06-0.1:1；
11、优选地，步骤（4）中，十六烷基三甲基溴化铵和钴盐的摩尔比为1：20-30，钴盐水溶液的浓度为0.05-0.15mol/l，二甲基咪唑水溶液的浓度为0.5-1mol/l，钴盐和二甲基咪唑的摩尔比为1：23-140；
12、优选地，步骤（5）中，在聚苯乙烯球和钴盐的悬浊液中，钴盐的浓度为0.15-0.2mol/l，聚苯乙烯球的质量百分比为0.99%-3%，聚苯乙烯球的直径为200-300nm，在zif-67的乙醇悬浊液中，zif-67的质量百分比为0.5%-1%；
13、优选地，步骤（6）中，保护气体为氩气或氮气，升温速率为1-2℃/min，煅烧温度为500-600℃，煅烧时间为6-10h。
14、本专利技术所述的锂硫电池多孔夹层材料的应用，将锂硫电池多孔夹层材料应用于锂硫电池的正极夹层。
15、本专利技术的有益效果在于：
16、1.本专利技术的锂硫电池多孔夹层材料，夹在隔膜和正极之间起作用，在保护气氛围煅烧之后，zif-67转化为了钴修饰的氮掺杂的多孔碳（co-nc）,其丰富的孔隙可以对多硫化锂产生物理吸附；极性co纳米催化剂和电负性氮掺杂碳作为化学吸附位点，对多硫化物的吸附起到了协同作用，减轻了穿梭效应。 其次，利用具有柔性和亲电解液性的cnf作为夹层材料基底，有效提高了夹层材料的机械强度和电解液浸润性。
17、2.本专利技术制备的锂硫电池多孔夹层材料（3d co-nc@cnf）在0.2 c的电流密度下的首圈放电比容量为1285.24-1296.32mah/g，循环一百圈后容量为1089.58-1096.03mah/g，其容量保持率为85.3%-88.1%；在1c的电流密度下的首圈放电比容量为993.35-998.12mah/g，其容量保持率为87.3-89.1%。
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1.一种锂硫电池多孔夹层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种锂硫电池多孔夹层材料的制备方法，其特征在于，所述的钴盐为乙酸钴或硝酸钴。
3.根据权利要求1所述的一种锂硫电池多孔夹层材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，造孔剂为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯中的一种，碳源为聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚酰亚胺中的一种，钴盐、碳源和造孔剂的质量比为0.1-0.3：1：0.5-1，造孔剂和N,N-二甲基甲酰胺的质量比为0.06-0.1：1。
4.根据权利要求1所述的一种锂硫电池多孔夹层材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（4）中，十六烷基三甲基溴化铵和钴盐的摩尔比为1：20-30，钴盐水溶液的浓度为0.05-0.15mol/L，二甲基咪唑水溶液的浓度为0.5-1mol/L，钴盐和二甲基咪唑的摩尔比为1：23-140。
5.根据权利要求1所述的一种锂硫电池多孔夹层材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（5）中，在聚苯乙烯球和钴盐的悬浊液中，钴盐的浓度为0.15-0.2mol/L，聚苯乙烯球的质量百分
6.根据权利要求1所述的一种锂硫电池多孔夹层材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（6）中，保护气体为氩气或氮气，升温速率为1-2℃/min，煅烧温度为500-600℃，煅烧时间为8-12h。
7.一种如权利要求1-5所述的锂硫电池多孔夹层材料的应用，其特征在于，将所述的锂硫电池多孔夹层材料应用于锂硫电池正极夹层。
...【技术特征摘要】
1.一种锂硫电池多孔夹层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种锂硫电池多孔夹层材料的制备方法，其特征在于，所述的钴盐为乙酸钴或硝酸钴。
3.根据权利要求1所述的一种锂硫电池多孔夹层材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，造孔剂为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯中的一种，碳源为聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚酰亚胺中的一种，钴盐、碳源和造孔剂的质量比为0.1-0.3：1：0.5-1，造孔剂和n,n-二甲基甲酰胺的质量比为0.06-0.1：1。
4.根据权利要求1所述的一种锂硫电池多孔夹层材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（4）中，十六烷基三甲基溴化铵和钴盐的摩尔比为1：20-30，钴盐水溶液的浓度为0.05-0.15mol/l，二甲基咪唑水溶液的浓度为0...
【专利技术属性】
技术研发人员：李兰新，董建红，耿德敏，朱荣振，刘建路，
申请(专利权)人：山东海化集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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