[发明专利]一种聚苯胺共聚物-多孔碳-g-C3

说明书

本发明涉及锂硫电池正极材料技术领域，且公开了一种聚苯胺共聚物‑多孔碳‑g‑C₃N₄锂硫电池正极材料，包括以下配方原料及组分：多孔碳‑g‑C₃N₄复合材料、升华硫、苯胺、间氨基苯磺酸、引发剂、表面活性剂、封端剂。该一种聚苯胺共聚物‑多孔碳‑g‑C₃N₄锂硫电池正极材料，石墨烯氮化碳g‑C₃N₄通过氮与锂多硫化物中的锂形成化学键，进行化学吸附，减少了活性硫物质的损耗，B掺杂降低了g‑C₃N₄的内电阻，提高了g‑C₃N₄的导电性，多孔碳‑g‑C₃N₄复合材料，具有丰富的纳米介孔和孔隙结构，为活性硫提供了丰富的负载位点，纳米介孔特有的毛细吸附作用，物理吸附锂多硫化物，导电性优异的磺化聚苯胺共聚物，包覆住硫负载多孔碳‑g‑C₃N₄，磺酸基团可以对锂多硫化物形成化学吸附。

技术领域

本发明涉及锂硫电池正极材料技术领域，具体为一种聚苯胺共聚物-多孔碳-g-C₃N₄锂硫电池正极材料及其制法。

背景技术

锂硫电池是以金属锂作为负极，硫元素作为电池正极的锂电池，用硫作为正极材料的锂硫电池，具有很高的理论比容量和电池理论比能量，单质硫的储量丰富，价格低廉、环境友好等特点，是一种非常有发展潜力的锂电池，锂硫电池的反应机理是电化学机理，放电时负极锂失去电子变为锂离子，正极硫与锂离子及电子反应生成硫化物，正极和负极反应的电势差即为锂硫电池所提供的放电电压，在外加电压作用下，锂硫电池的正极和负极反应逆向进行，完成充电过程。

但是目前的锂硫电池正极材料的离子导电性和电子导电性较差，抑制了电子和离子的扩散和传输，影响了电池的倍率性能，并且反应生产的锂多硫化合物很容易溶解在电解液中产生穿梭效应，导致活性硫物质损耗，造成了电池的容量衰减，通常采用碳骨架包覆、导电聚合物包覆、金属氧化物包覆等方法料来提高硫的负载率，减少锂多硫化合物的穿梭效应。

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种聚苯胺共聚物-多孔碳-g-C₃N₄锂硫电池正极材料及其制法，解决了锂硫电池正极材料的导电性能较差的问题，同时解决了锂多硫化合物很容易溶解在电解液中的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种聚苯胺共聚物-多孔碳-g-C₃N₄锂硫电池正极材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：8-30份多孔碳-g-C₃N₄复合材料、30-36份升华硫、10-15份苯胺、4-8份间氨基苯磺酸、22-26份引发剂、0.5-1份表面活性剂、3.5-6份封端剂。

优选的，所述引发剂为过硫酸铵。

优选的，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠。

优选的，所述封端剂为对二苯胺。

优选的，所述多孔碳-g-C₃N₄复合材料制备方法包括以下步骤：

（1）向反应瓶中加入蒸馏水、硼酸和三聚氰胺，将反应瓶置于超声处理仪中进行超声分散处理20-40 min，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至70-80 ℃，匀速搅拌直至溶剂蒸发，将固体产物研磨至细粉，置于马弗炉中，升温速率为3-8 ℃/min，升温至520-560 ℃保温煅烧2-4 h，使用蒸馏水洗涤煅烧产物并充分干燥，制备得到B掺杂g-C₃N₄。