【技术实现步骤摘要】
本方法涉及一种新型锂硫电池正极材料，具体涉及一种霉菌孢子碳/金属碳化物-等离子体还原氧化石墨烯纤维自支撑材料及其制备方法和作为自支撑柔性锂硫电池正极材料的应用。
技术介绍
1、随着科技发展，柔性可穿戴电子设备不断涌现，可折叠智能手机、柔性传感、人机交互等设备成为科技研究前沿，目前，商用锂离子电池的能量密度已难以满足柔性设备的电能储存需求。为了进一步促进可穿戴设备未来商业化的应用，开发高能量密度的柔性存储体系成为智能可穿戴电子设备发展的关键。锂硫电池具有高的理论能量密度(2600whkg-1)和高的理论比容量(1675mah g-1)，且硫单质在自然界广泛存在，造价低廉，无毒害污染，因此，基于硫与锂的多电子电化学转化反应的锂硫电池成为研究热点，也被认为是最具研究前景的柔性新能源体系之一。
2、为了承受弯曲、扭曲、拉伸和折叠等电池形变，基底材料的选择起着至关重要的作用。与传统涂覆法形成的非柔性锂硫电池电极相比，柔性的电极材料没有添加粘合剂和金属支撑物，导电性得到极大提高，硫单质在整个电极中的占比增加，而且柔性电极材料具有一定的韧性，经过合理的设计可以缓解硫在循环过程中的体积膨胀。石墨烯是由单层碳原子构成的新型二维材料，具有极高的电导率，较强的机械性能和较低的密度是一种优质的锂硫电池正极材料，但制备困难。氧化石墨烯作为石墨烯的重要衍生物，其大的比表面积和丰富的含氧官能团赋予其优异的化学相容性和可操作性。但是大量的含氧官能团严重损失了氧化石墨烯的电导率，不能直接作为锂硫电池正极材料。利用氧化石墨烯还原制备石墨烯已成为低成本、
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对
技术介绍
中的问题，提供一种霉菌孢子碳/金属碳化物-等离子体还原氧化石墨烯纤维自支撑材料及其制备方法和作为自支撑柔性锂硫电池正极材料的应用。具体而言，通过湿法纺丝方法将合成的霉菌孢子碳/金属碳化物材料直接纺入氧化石墨烯无纺布材料中。氧化石墨烯无纺布材料质量轻且具有良好的机械性能，为电极材料赋予良好的柔性；再通过等离体子技术将氧化石墨烯无纺布材料快速还原，显著提高薄膜的导电性，可以促进反应过程中的离子电子传输，是优异的硫载体材料。具有大比表面积的霉菌孢子碳/金属碳化物材料提供了大量的储硫位点，且金属碳化物良好的导电性可以有效促进电极反应过程中的电子转移，同时对多硫化物的转化具有显著的催化作用。因此，制备的霉菌孢子碳/金属碳化物-等离子体还原氧化石墨烯纤维自支撑材料具有优异的导电性和灵活性，作为自支撑锂硫电池正极材料，具有高比容量和出色的循环倍率性能。
2、一种霉菌孢子碳/金属碳化物-等离子体还原氧化石墨烯纤维材料作为优异的自支撑柔性锂硫电池正极材料，由还原氧化石墨烯纤维骨架与均匀掺杂其间的霉菌孢子碳/金属碳化物颗粒组成。所述的霉菌孢子碳/金属碳化物颗粒均匀分散在三维还原氧化石墨烯纤维无纺布复合材料中。通过高温蒸汽渗硫，制备得到硫-霉菌孢子碳/金属碳化物-等离子体还原氧化石墨烯纤维材料。
3、一种霉菌孢子碳/金属碳化物-等离子体还原氧化石墨烯纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)将霉菌孢子在氩气中进行高温热处理，加热温度为600-1000℃，加热时间为1-5小时，升温速率为1-10℃min-1，冷却后得到霉菌孢子碳材料；
5、(2)将步骤(1)得到的霉菌孢子碳材料浸泡到含有金属醇或酯类溶剂的乙醇溶液中，转移至反应釜中通过简单的溶剂热法处理，处理温度为100-300℃，处理时间为10-24小时，抽滤、烘干后制备得到霉菌孢子碳/金属氧化物复合材料；
6、(3)将步骤(2)得到的霉菌孢子碳/金属氧化物复合材料在氩气中进行高温碳热处理，加热温度为700-1500℃，加热时间为1-5小时，升温速率为1-10℃min-1，冷却后得到霉菌孢子碳/金属碳化物复合材料；
7、(4)将步骤(3)得到的霉菌孢子碳/金属碳化物复合材料加入氧化石墨烯溶液中，制得分散液后进行湿法纺丝，在经过抽滤、干燥后得到霉菌孢子碳/金属碳化物-氧化石墨烯纤维自支撑材料；
8、(5)将步骤(4)得到的霉菌孢子碳/金属碳化物-氧化石墨烯纤维自支撑材料放入等离子体放电室内抽真空并通入气体，通过调节气体流量和射频功率在放电室内产生该气体的等离子体流，该气体的等离子体流直接作用在霉菌孢子碳/金属碳化物-氧化石墨烯纤维自支撑材料表面，作用一定时间后得到霉菌孢子碳/金属碳化物-等离子体还原氧化石墨烯纤维自支撑材料；
9、(6)将步骤(5)得到的霉菌孢子碳/金属碳化物-等离子体还原氧化石墨烯纤维自支撑材料和纳米硫一起放置于石英管中经过真空封管，并在高温下进行蒸汽渗硫得到硫-霉菌孢子碳/金属碳化物-等离子体还原氧化石墨烯纤维材料；
10、本专利技术通过湿法纺丝方法将合成的霉菌孢子碳/金属碳化物材料直接纺入氧化石墨烯无纺布材料中。氧化石墨烯纺布材料质量轻且具有良好的机械性能，为电极材料赋予良好的柔性；再通过等离体子技术将氧化石墨烯无纺布材料快速还原，显著提高薄膜的导电性，可以促进反应过程中的离子电子传输，是优异的硫载体材料。具有大比表面积的霉菌孢子碳/金属碳化物材料提供了大量的储硫位点，且金属碳化物良好的导电性可以有效促进电极反应过程中的电子转移，同时对多硫化物的转化具有显著的催化作用。因此，制备的霉菌孢子碳/金属碳化物-等离子体还原氧化石墨烯纤维自支撑材料具有优异的导电性和灵活性，作为自支撑锂硫电池正极材料，具有高比容量和出色的循环倍率性能。
11、进一步地，步骤(1)中的，所述的霉菌孢子为曲霉孢子、青霉孢子、木霉孢子、毛霉孢子和根霉孢子；
12、步骤(2)中的，所述的金属醇或酯类溶剂为含金属镍醇或酯类溶剂、含金属钴醇或酯类溶剂、含金属铁醇或酯类溶剂、含金属锰醇或酯类溶剂和含金属钛醇或酯类溶剂的一种或两种以上；
13、步骤(3)中的，所述的金属碳化物为碳化镍、碳化钴、碳化铁、碳化锰和碳化钛的一种或两种以上；
14、步骤(5)中的，所述通入的气体为氢气、氩气、甲烷和氨气中的一种或两种以上；
15、步骤(5)中的，所通入气体的流量为5-100sccm；
16、步骤(5)中的，反应条件为：射频功率为10-500w，真空度为5-30pa，反应时间为1-30分钟；
17、步骤(6)中的，霉菌孢子碳/金属碳化物-等离子体还原氧化石墨烯纤维和纳米硫的比例为1:1-1:10；
18、步骤(6)中的，高温处理温度为400-500℃，处理时间为5-30小时；
19、所述的霉菌孢子碳/金属碳化物-等离子体还原氧化石墨烯纤维无纺布复合材料中纤维直径为50-200μm(进一步本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种霉菌孢子碳/金属碳化物-等离子体还原氧化石墨烯纤维自支撑材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的，所述的霉菌孢子为曲霉孢子、青霉孢子、木霉孢子、毛霉孢子或根霉孢子。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的，所述的金属醇或酯类溶剂为含金属镍醇类溶剂、含金属镍醇酯类溶剂、含金属钴醇类溶剂、含金属钴醇酯类溶剂、含金属铁醇类溶剂、含金属铁酯类溶剂、含金属锰醇类溶剂、含金属锰酯类溶剂、含金属钛醇类溶剂、含金属钛酯类溶剂的一种或两种以上。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的，所述的金属碳化物为碳化镍、碳化钴、碳化铁、碳化锰和碳化钛的一种或两种以上。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，通入的气体为氢气、氩气、甲烷、氨气中的一种或两种以上；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，反应条件为：射频功率为10-500W，真空度为5-30Pa，反应时间为1-30分钟。
<...【技术特征摘要】
1.一种霉菌孢子碳/金属碳化物-等离子体还原氧化石墨烯纤维自支撑材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的，所述的霉菌孢子为曲霉孢子、青霉孢子、木霉孢子、毛霉孢子或根霉孢子。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的，所述的金属醇或酯类溶剂为含金属镍醇类溶剂、含金属镍醇酯类溶剂、含金属钴醇类溶剂、含金属钴醇酯类溶剂、含金属铁醇类溶剂、含金属铁酯类溶剂、含金属锰醇类溶剂、含金属锰酯类溶剂、含金属钛醇类溶剂、含金属钛酯类溶剂的一种或两种以上。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的，所述的金属碳化物为碳化镍、碳化钴、碳化铁、碳化锰和碳化钛的一种或两种以上。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，通入的气体为氢气、氩气、甲烷、氨气中的一种或两种以上；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，反应条件为：射...
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