【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种可吸附多硫化锂的o-co3s4/cp作为锂硫电池正极材料的应用，属于新材料制备。
技术介绍
1、在当前的储能技术中，锂硫电池因其比容量高，能量密度高，成本低，环境友好等特点，很有前途成为下一代高能量系统。然而，多硫化锂的穿梭效应阻碍了其进一步商业化应用。针对这一问题，需要设计出具有优异固硫作用的正极材料，以缓解多硫化锂的扩散与穿梭。
2、多孔碳具有比表面积高，孔径的大小和孔隙数量可调控，导电性较好等特点，可以作为骨架来支撑单质硫，并通过物理吸附作用来限域充放电过程中产生的多硫化锂，避免其进入负极与金属li反应导致li负极失活。但碳材料与多硫化锂之间仅靠范德华力吸附，吸附能力较弱，电池循环稳定性差，性能也较低。多硫化锂为极性化合物，因此，可以选择极性金属基材料作为正极材料通过对多硫化锂的化学吸附作用以抑制多硫化锂的穿梭。如将fes2作为正极材料用于硫锂电池，fes2与多硫化锂具有极强的化学吸附作用，可生成络合物li2fes2+n，极大地减少了多硫化物的溶解扩散，表现出了较好的电化学性能，该电池在0.5ma·cm-2电流密度下首次放电比容量为1230mah·g-1，循环200次后放电比容量为706mah·g-1，循环稳定性较好。
3、近年来研究者们发现在过渡金属材料中引入不同原子半径的杂原子，可以创造更多的吸附位点强化对多硫化锂的吸附能力，抑制多硫化锂的穿梭效应。但目前对过渡金属化合物的杂原子掺杂，多需要高温、等离子体技术等苛刻条件，对过渡金属化合物进行后处理才能够实现，步骤较为繁琐，能耗也较高
技术实现思路
1、根据本申请的一个方面，提供了一种可吸附多硫化锂的o-co3s4/cp作为锂硫电池正极材料的应用，以碳纸提供导电网络，原位生长co-zif作为前躯体，采用工艺简单且条件温和的溶剂热法，在醇体系中加入硫代乙酰胺和硝酸钴，在实现硫化的同时利用硝酸钴与醇反应生成的oh-一步实现了氧掺杂，制备了一种氧掺杂的四硫化三钴复合碳纸的整体材料(o-co3s4/cp)，作为锂硫电池正极材料应用时，该整体材料可以有效的吸附多硫化锂，实现电化学性能的提升。
2、本申请采用如下技术方案：
3、一种可吸附多硫化锂的o-co3s4/cp材料作为锂硫电池正极材料的应用，所述o-co3s4/cp材料包括碳纸和氧掺杂的四硫化三钴；
4、所述氧掺杂的四硫化三钴生长在碳纸的纤维骨架上，呈空心片状的剑鞘形结构；
5、所述o-co3s4/cp材料的氧含量为10～35at％。
6、可选地，所述o-co3s4/cp材料的氧含量选自10at％、15at％、20at％、25at％、30at％、35at％中的任意值，或任意两者间的范围值。
7、可选地，所述o-co3s4/cp材料的制备方法包括如下步骤：
8、s1、将经浓硝酸预处理过的碳纸(cp)置入含有硝酸钴、2-甲基咪唑的混合液中，反应，得到co-zif/cp前驱体；
9、s2、将步骤s1得到的co-zif/cp前驱体置入含有醇、硝酸钴、硫代乙酰胺(taa)的混合溶液中，加热反应，得到所述可吸附多硫化锂的o-co3s4/cp正极材料。
10、可选地，步骤s1中，所述硝酸钴与2-甲基咪唑的重量比为0.2～0.5:1。
11、可选地，步骤s1中，所述含有硝酸钴、2-甲基咪唑的混合液中2-甲基咪唑的含量为20～30:1mg/ml。
12、可选地，步骤s1中，所述反应的条件包括：常温下反应，反应时间为8～12h。
13、可选地，步骤s1中，所述反应的条件包括：常温下反应，反应时间选自8h、9h、10h、11h、12h中的任意值，或任意两者间的范围值。
14、可选地，步骤s2中，醇、硝酸钴、硫代乙酰胺的用量比以ml:mg:mg计为1:(0.25～1.5):(4～10)。
15、可选地，所述醇选自甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种。
16、可选地，步骤s2中，甲醇、硝酸钴的用量比以ml:mg计选自1:0.25、1:0.5、1:0.75、1:1、1:1.25、1:1.5中的任意值，或任意两者间的范围值。
17、可选地，步骤s2中，醇、硫代乙酰胺的用量比以ml:mgg计选自1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10)中的任意值，或任意两者间的范围值。
18、可选地，步骤s2中，所述加热反应的条件包括：反应温度为110～130℃，反应时间为8～12h。
19、可选地，步骤s2中，还包括加热反应结束后用水和乙醇分别冲洗产物、干燥。
20、可选地，步骤s1中，所述经浓硝酸预处理的过程包括：将表面积为3～4cm2的碳纸垂直置入浓硝酸中，在110～130℃下氧化6～10h后，用水冲洗至中性、干燥。
21、可选地，步骤s2中，所述置入为将co-zif/cp前驱体垂直置入含有醇、硝酸钴、硫代乙酰胺的混合溶液中。
22、可选地，步骤s1中为，经浓硝酸预处理过的碳纸置入硝酸钴的水溶液中，超声处理2h，然后快速加入2-甲基咪唑的水溶液，反应，得到co-zif/cp前驱体。
23、可选地，步骤s1中还包括反应结束后对产物进行水洗、40～70℃干燥3～5h，得到得到co-zif/cp前驱体。
24、本申请能产生的有益效果包括：
25、本申请提供的可吸附多硫化锂的o-co3s4/cp作为锂硫电池正极材料的应用具有如下有益效果：1)所用原材料丰富，制备方法简单条件温和，环境友好；2)碳纸作为基底构筑整体材料，提供了导电网络并改善了co3s4自身导电性差的缺陷；3)醇体系中加入硝酸钴通过硫化过程生成oh-从而实现了原位氧掺杂，增加了吸附位点，提升了对多硫化锂的吸附能力；4)所制备o-co3s4为中空结构，增加了对多硫化锂的限域能力。
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1.一种可吸附多硫化锂的O-Co3S4/CP材料作为锂硫电池正极材料的应用，其特征在于，所述O-Co3S4/CP材料包括碳纸和氧掺杂的四硫化三钴；
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述O-Co3S4/CP材料的制备方法包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤S1中，所述硝酸钴与2-甲基咪唑的重量比为0.2～0.5:1。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤S1中，所述含有硝酸钴、2-甲基咪唑的混合液中2-甲基咪唑的含量为20～30:1mg/mL。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤S1中，所述反应的条件包括：常温下反应，反应时间为8～12h。
6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤S2中，醇、硝酸钴、硫代乙酰胺的用量比以mL:mg:mg计为1:(0.25～1.5):(4～10)。
7.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤S2中，所述加热反应的条件包括：反应温度为110～130℃，反应时间为8～12h。
8.根据权利要求1所述的应用
9.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤S2中，所述置入为将Co-ZIF/CP前驱体垂直置入含有醇、硝酸钴、硫代乙酰胺的混合溶液中。
10.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤S1中为，经浓硝酸预处理过的碳纸置入硝酸钴的水溶液中，超声处理2h，然后快速加入2-甲基咪唑的水溶液，反应，得到Co-ZIF/CP前驱体。
...【技术特征摘要】
1.一种可吸附多硫化锂的o-co3s4/cp材料作为锂硫电池正极材料的应用，其特征在于，所述o-co3s4/cp材料包括碳纸和氧掺杂的四硫化三钴；
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述o-co3s4/cp材料的制备方法包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤s1中，所述硝酸钴与2-甲基咪唑的重量比为0.2～0.5:1。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤s1中，所述含有硝酸钴、2-甲基咪唑的混合液中2-甲基咪唑的含量为20～30:1mg/ml。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤s1中，所述反应的条件包括：常温下反应，反应时间为8～12h。
6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤s2中，醇、硝酸钴、硫代乙酰胺的用量比以ml...
【专利技术属性】
技术研发人员：张述伟，张旭，管凤宝，
申请(专利权)人：大连佳纯气体净化技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：
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