一种硫负载片层状氧化铌/氮化铌-生物质衍生多孔碳复合电极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种硫负载片层状氧化铌/氮化铌‑生物质衍生多孔碳复合电极材料及其制备方法和应用，属于锂硫电池电极材料制备方法技术领域，方法包括：将生物质衍生多孔碳分散于溶解有五氯化铌的乙二醇溶液中，依次经水热反应，煅烧处理后，与三聚氰胺同时进行煅烧反应，最后与单质硫混合，经热处理后，得到硫负载片层状氧化铌/氮化铌‑生物质衍生多孔碳复合电极材料。利用片层状的氧化铌/氮化铌增大多硫化物吸附及催化转化位点，通过构筑铌基异质结产生的内建电场促进多硫化物转化过程中的电子转移速率，加快电极反应动力学，通过生物质衍生多孔碳提升基体导电性并抑制多硫化物的穿梭效应，协同提高锂硫电池循环性能及寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂硫电池电极材料制备方法，具体涉及一种硫负载片层状氧化铌/氮化铌-生物质衍生多孔碳复合电极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、目前商业上广泛使用的锂离子电池储能装置由于其较低的能量密度和使用寿命限制了储能领域的进一步发展。面对新能源技术的飞速发展，特别是随着智能通讯和电动汽车领域的潜在市场需求，发展具有更高能量密度的电化学二次电池体系成为迫切需求。从电化学角度考虑，多电子参与的电化学反应是构建高比能二次电子的基础，其中，锂硫电池由于其较高的理论容量和能量密度被认为是具有发展前景的储能装置之一。

2、与锂离子电池不同，锂硫电池的充放电过程中经历多步电化学反应过程，硫在充放电过程中的中间产物多硫化物可溶于电解液中，并可以自由的穿过隔膜在正极和负极之间移动，导致氧化还原反应不完全，硫利用率低，容量迅速衰减及循环寿命大幅降低，这就是所谓的“穿梭效应”。另外，由于硫及其放电产物较差的导电性导致电极反应动力学缓慢，严重影响电池的倍率性能并加重穿梭效应。同时，反应过程中较大的体积膨胀导致电极结构失效，严重影响其电化学性能。因此，负载硫的正极本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种硫负载片层状氧化铌/氮化铌-生物质衍生多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的硫负载片层状氧化铌/氮化铌-生物质衍生多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述生物质衍生多孔碳的制备方法包括：将医用脱脂棉浸泡于氢氧化钾溶液中，烘干后，经碳化处理，无水乙醇和去离子水交替洗涤，真空干燥后，得到生物质衍生多孔碳；

3.根据权利要求1所述的硫负载片层状氧化铌/氮化铌-生物质衍生多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述生物质衍生多孔碳、五氯化铌和乙二醇溶液的用量比为（0.3-1.2）g：（0.3-0....

【技术特征摘要】

1.一种硫负载片层状氧化铌/氮化铌-生物质衍生多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的硫负载片层状氧化铌/氮化铌-生物质衍生多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述生物质衍生多孔碳的制备方法包括：将医用脱脂棉浸泡于氢氧化钾溶液中，烘干后，经碳化处理，无水乙醇和去离子水交替洗涤，真空干燥后，得到生物质衍生多孔碳；

3.根据权利要求1所述的硫负载片层状氧化铌/氮化铌-生物质衍生多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述生物质衍生多孔碳、五氯化铌和乙二醇溶液的用量比为（0.3-1.2）g：（0.3-0.8）g：（50-150）ml。

4.根据权利要求1所述的硫负载片层状氧化铌/氮化铌-生物质衍生多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中，水热反应的温度为160-200℃；水热反应的时间为12-24h。

5.根据权利要求1所述的硫负载片层状氧化铌/氮化铌-生物质衍生多孔碳复合电极材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述煅烧处理的温度为550-700℃，保温时间为1-4h。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉，王昕怡，胡伟航，何选盟，李军奇，刘俊莉，庞凌燕，王少兰，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：