[发明专利]一种可用于锂硫电池的大孔碳/氧化锌/硫复合材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种用于锂硫电池的大孔碳/氧化锌/硫复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1. 制备大孔碳/氧化锌复合材料

制备含有大孔碳材料和Zn(COOH)₂的混合溶液，在40~80℃下，加入强碱溶液，搅拌，温度维持40~80℃，待反应结束后离心并干燥，得到大孔碳/氧化锌复合材料；

S2. 制备大孔碳/氧化锌/硫复合材料

以CS₂为溶剂，将大孔碳/氧化锌复合材料和单质S进行研磨，之后加入反应釜在惰性气体的保护下进行加热，反应时间为10~24h，反应温度为100~300℃；

其中，所述大孔碳材料与所述Zn(COOH)₂的质量之比为1：1~10；所述的强碱溶液的浓度为10~20mmol/L；所述单质S与所述大孔碳/氧化锌复合材料的质量之比为1~3:1；所述大孔碳材料的孔径为280~350nm。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述大孔碳材料的制备方法包括以下步骤：

S11. 二氧化硅模板的制备

用乙醇将直径为200~400nm的二氧化硅微球配制成1~10wt%的悬浮液，超声分散，在40℃下静置，待乙醇挥发干燥后得到二氧化硅模板；

S12. 大孔碳材料的制备

将碳源与所述二氧化硅模板按照质量比0.1~1:1进行浸渍，按2~10 ℃/min的加热速度升温至300~800 ℃后保温1~5 h，然后采用HF去除所述二氧化硅模板，即得到大孔碳材料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅微球的制备方法包括以下步骤：

S111. 将正硅酸乙酯和无水乙醇溶液按照1：15~25的体积比进行混合，得到第一混合液；将浓氨水、无水乙醇和去离子水按1：3~5：15~20的体积比进行混合，得到第二混合液；

S112. 将第一混合液和第二混合液进行混合，搅拌12~36h，离心、干燥12~36h，即得所述二氧化硅微球。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含有大孔碳材料和Zn(COOH)₂的混合溶液的制备方法包括以下步骤：

将大孔碳材料加入到醇类溶剂中，在温度为40~80℃下超声1~3h，形成大孔碳材料悬浊液；然后将大孔碳材料悬浊液与Zn(COOH)₂的醇溶液进行混合，搅拌20~60min，搅拌温度均为40~80℃。

5.一种大孔碳/氧化锌/硫复合材料，其特征在于，采用权利要求1~4任一项所述的制备方法而制成。

6.根据权利要求5所述的大孔碳/氧化锌/硫复合材料，其特征在于，所述的大孔碳/氧化锌/硫复合材料由质量百分数为20~30%大孔碳、5~15%氧化锌、50~75%硫组成。

7.一种锂硫电池的正极材料，其特征在于，包含权利要求5所述的大孔碳/氧化锌/硫复合材料。

8.一种锂硫电池，包括正极，其特征在于，所述正极含有权利要求7所述的正极材料。