一种溶液均匀掺碳法制备高性能硫化聚丙烯腈正极材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种溶液均匀掺碳法制备高性能硫化聚丙烯腈的方法。将多硫化钠溶液加入掺碳的聚丙烯腈有机溶液中，通过酸性溶液使单质硫和聚丙烯腈均匀析出，得到混合均匀的碳、硫、聚丙烯腈混合物将该混合物进行热处理后可得到掺碳硫化聚丙烯腈正极材料。这种方法可以极大的提高硫化聚丙烯腈正极的电子传输能力和反应动力学。在0.2C(1C＝1000mAh/g)电流密度下充放电，稳定循环容量可达到700mAh/g以上。在3C电流密度下充放电，稳定的循环容量依然有着635mAh/g。本方法对锂硫电池的实用化有重要的推动作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设计一种溶液均匀掺碳法制备高性能硫化聚丙烯腈正极材料的方法，涉及化学电源领域。

技术介绍

0、技术背景

1、锂硫电池具有较高的理论比容量(1675mah g-1)和能量密度(2600wh kg-1)，作为下一代可充电电池，在大规模电网应用和长途运输中具有良好的应用前景。与单质硫阴极相比，硫化聚丙烯腈(span)能够消除锂多硫化物的穿梭，使其成为li-s电池可行的硫基阴极材料替代品。它可以在惰性气氛下通过加热聚丙烯腈(pan)和硫粉来简单地合成，并且与锂离子电池中常用的碳酸盐基电解质具有良好的相容性。此外，它可以方便地适应当前锂离子电池的制造工艺。

2、近几十年来，人们对span的化学结构、电化学性能以及各种氧化还原反应进行了大量的研究。化学工程师们对硫化聚丙烯腈(span)产生了浓厚的兴趣，因为它具有卓越的可逆性、循环稳定性和高活性物质利用率(约100％库仑效率)。在pan聚合物结构中，-cn基团经过环化形成具有c＝n和c＝c键的稳定共轭聚吡啶环结构。为了创造一个稳定的分子结构，硫被共价结合到热解pan的聚合主链上。锂-硫本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种溶液均匀掺碳法制备高性能硫化聚丙烯腈正极材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的溶液均匀掺碳法制备高性能硫化聚丙烯腈正极材料的方法，其特征在于，所述步骤S1中的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮或N,N-二甲基甲酰胺。

3.根据权利要求1所述的溶液均匀掺碳法制备高性能硫化聚丙烯腈正极材料的方法，其特征在于，所述步骤S2中碳材料包括科琴黑、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、单层石墨烯、氧化石墨烯、多层石墨烯中的任意一种或两种以上混合物。

4.根据权利要求1所述的溶液均匀掺碳法制备高性能硫化聚丙烯腈正极材料的方法，其特征在于，所述...

【技术特征摘要】

1.一种溶液均匀掺碳法制备高性能硫化聚丙烯腈正极材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的溶液均匀掺碳法制备高性能硫化聚丙烯腈正极材料的方法，其特征在于，所述步骤s1中的有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮或n,n-二甲基甲酰胺。

3.根据权利要求1所述的溶液均匀掺碳法制备高性能硫化聚丙烯腈正极材料的方法，其特征在于，所述步骤s2中碳材料包括科琴黑、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、单层石墨烯、氧化石墨烯、多层石墨烯中的任意一种或两种以上混合物。

4.根据权利要求1所述的溶液均匀掺碳法制备高性能硫化聚丙烯腈正极材料的方法，其特征在于，所述步骤s1～s5中保持溶液搅拌，搅拌速度为500-1000转/min。

5.根据权利要求1所述的溶液均匀掺碳法制备高性能硫化聚丙烯腈正极材料的方法，其特征在于，所述步骤s5中酸的滴加速度为1-5ml/min；所述多硫化钠的滴加速度为3-10ml/min。

6.根据权利要求1所述的溶液均匀掺碳法制备高性能硫化聚丙烯腈正极材料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁建豪，徐澳，王维坤，金朝庆，王安邦，曾芳磊，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院防化研究院，
类型：发明
国别省市：