[发明专利]一种膨润土/硫复合材料及其制备方法和应用有效
| 申请号： | 202010959072.4 | 申请日： | 2020-09-14 |
| 公开（公告）号： | CN112103487B | 公开（公告）日： | 2021-12-14 |
| 发明（设计）人： | 吴炼;戴永强;余越;庞浩;麦裕良;廖兵 | 申请（专利权）人： | 广东省科学院化工研究所 |
| 主分类号： | H01M4/36 | 分类号： | H01M4/36;H01M4/62;H01M4/38;H01M10/052 |
| 代理公司： | 广州嘉权专利商标事务所有限公司 44205 | 代理人： | 胡辉 |
| 地址： | 510665 广东*** | 国省代码： | 广东;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 膨润土 复合材料 及其 制备 方法 应用 | ||
1.一种膨润土/硫复合材料，其特征在于，包括膨润土，所述膨润土层间的无机插层剂和有机插层剂衍生的导电碳插层，至少部分覆盖于改性膨润土表面的导电碳，以及负载的硫；其中，所述有机插层剂选自壳聚糖、丙烯酰胺、有机季铵盐阳离子或其组合；
所述膨润土层间的导电碳是由所述无机插层剂和有机插层剂碳化得到的；
所述覆盖于改性膨润土表面的导电碳是由含氮的碳前驱体碳化得到的，所述含氮的碳前驱体选自聚多巴胺或壳聚糖；
所述硫在复合材料中的重量百分含量大于等于55％；
所述无机插层剂选自聚合羟基铝离子、聚合羟基铁离子、聚合羟基铬离子、聚合羟基钴离子、聚合羟基镍离子、聚合羟基锆离子或其组合。
2.根据权利要求1所述的膨润土/硫复合材料，其中，所述有机季铵盐阳离子选自四甲基季铵盐阳离子、四乙基季铵盐阳离子、四丙基季铵盐阳离子、四丁基季铵盐阳离子、十六烷基三甲基季铵盐阳离子、十八烷基三甲基季铵盐阳离子中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1-2任一项所述的膨润土/硫复合材料，其中，所述硫在复合材料中的重量百分含量大于等于60％。
4.根据权利要求3所述的膨润土/硫复合材料，其中，所述硫在复合材料中的重量百分含量在65-88％之间。
5.根据权利要求3所述的膨润土/硫复合材料，其中，所述硫在复合材料中的重量百分含量在70-85％之间。
6.权利要求1-5任一项所述的膨润土/硫复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
膨润土改性：天然膨润土经过阳离子交换法制备锂化膨润土或钠化膨润土；
插层改性：以无机插层剂和有机插层剂对上述锂化膨润土或钠化膨润土进行无机/有机共插层改性；
在无机/有机共插层膨润土表面包覆含氮的碳前驱体；
高温碳化：在500-900℃的条件下将膨润土表面包覆的含氮的碳前驱体和膨润土层间的无机插层剂和有机插层剂碳化，即得到改性膨润土载体材料；
在上述改性膨润土载体上负载硫单质，即得；
所述含氮的碳前驱体为聚多巴胺或壳聚糖。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，膨润土改性中可使用氯化锂、硝酸锂、氢氧化锂、氯化钠或碳酸钠以制备锂化膨润土或钠化膨润土。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述高温碳化的温度为650-850℃。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述高温碳化的温度为700-800℃。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述高温碳化的温度为约750℃。
11.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述负载硫单质在惰性气体保护下进行。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其中，使用的硫为升华硫。
13.一种锂硫电池，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的膨润土/硫复合材料。
14.根据权利要求13所述的锂硫电池，其中，所述的膨润土/硫复合材料用于电池的正极材料。
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