[发明专利]一种碳化物/碳纳米管/石墨烯载硫复合材料及其制备方法与应用在审
| 申请号： | 201711448918.2 | 申请日： | 2017-12-27 |
| 公开（公告）号： | CN108258209A | 公开（公告）日： | 2018-07-06 |
| 发明（设计）人： | 杨植;丁欣慰;聂华贵;阮春平;郭泽青;赖玉崇;禅丹;黄少铭 | 申请（专利权）人： | 温州大学 |
| 主分类号： | H01M4/36 | 分类号： | H01M4/36;H01M4/38;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/052;H01M10/058;B82Y30/00 |
| 代理公司： | 温州名创知识产权代理有限公司 33258 | 代理人： | 陈加利 |
| 地址： | 325000 浙江省温州市瓯海*** | 国省代码： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 碳纳米管 石墨烯 制备 锂硫电池 碳化物 石墨烯复合材料 硫复合材料 超声分散 无水乙醇 复合材料 混合物 充放电过程 无机金属盐 循环稳定性 液态电解液 多硫离子 高温烧制 有效抑制 研磨 单质硫 多孔碳 高温炉 纳米管 质量比 烘干 同轴 冷却 应用 溶解 | ||
1.一种碳化物/碳纳米管/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将石墨烯与碳纳米管按质量比为1：1~5混合，加入无水乙醇中，搅拌并超声分散均匀，得到碳纳米管/石墨烯混合物；
（2）将无机金属盐与碳纳米管/石墨烯混合物按质量比为1：1~5混合后，加入无水乙醇中，搅拌并超声分散均匀，置于石墨炉中；
（3）在石墨化炉以1000~2800℃高温烧制2~4h，得到碳化物/碳纳米管/石墨烯复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种碳化物/碳纳米管/石墨烯复合材料，其特征在于：所述的无机金属盐为氯氧化锆、氧化钛或六氯化钨，所制备的碳化物/碳纳米管/石墨烯复合材料分别为碳化锆/碳纳米管/石墨烯复合材料、碳化钛/碳纳米管/石墨烯复合材料或碳化钨/碳纳米管/石墨烯复合材料。
3.一种碳化物/碳纳米管/石墨烯载硫复合材料的制备方法，其特征在于：
将权利要求1或2所述的制备方法所制备的碳化物/碳纳米管/石墨烯复合材料与单质硫按质量比1：1~4混合，研磨均匀后与加入CS2中搅拌，碳化物/碳纳米管/石墨烯复合材料与CS2的质量比1：10~15，然后置于10~30℃下至CS2挥发完全后，剩余物质于120~160℃烘箱中保温8~12h，之后冷却至室温，即得同轴多孔结构的碳化物/碳纳米管/石墨烯复合材料。
4.一种如权利要求3所述的制备方法所制备的碳化物/碳纳米管/石墨烯载硫复合材料，其特征在于：所述的碳化物/碳纳米管/石墨烯载硫复合材料为碳化锆/碳纳米管/石墨烯载硫复合材料、碳化钛/碳纳米管/石墨烯载硫复合材料或碳化钨/碳纳米管/石墨烯载硫复合材料，其中，碳化锆/碳纳米管/石墨烯载硫复合材料的组分简式为ZrC/CNTs/Gra-S，碳化钛/碳纳米管/石墨烯载硫复合材料的组分简式为TiC/CNTs/Gra-S，碳化钨/碳纳米管/石墨烯载硫复合材料的组分简式为WC/CNTs/Gra-S。
5.一种如权利要求4所述的碳化物/碳纳米管/石墨烯载硫复合材料在电池正极材料的应用方法，其特征在于：
将所述的碳化物/碳纳米管/石墨烯载硫复合材料与导电添加剂、粘结剂按质量比1：0.05~0.25：0.05~0.15混合，然后加入N-甲基吡咯烷酮，搅拌并超声分散均匀，控制粘度在1000~10000cps，得到浆料，将所得浆料以150~400mm的厚度均匀涂覆在集流体铝箔上，然后将铝箔转移至40~60℃烘箱内烘干，即得多孔碳纳米管载硫电池正极材料。
6.根据权利要求5所述的应用方法，其特征在于：所述的导电添加剂为炭黑，所述粘结剂为聚偏氟乙烯。
7.根据权利要求5所述的应用方法，其特征在于：集流体铝箔的厚度为30um，在使用前用N-甲基吡咯烷酮和酒精清洗，以除去表面氧化层和杂质，自然风干后备用。
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