[发明专利]多孔纳米碳纤维材料、锂电池正极材料和正极片

摘要

本发明公开了一种多孔纳米碳纤维材料，以及由该多孔纳米碳纤维材料制备而得的锂电池单质硫/多孔纳米碳纤维复合正极材料和正极片。一种锂电池单质硫/多孔纳米碳纤维复合正极片，由以下方法制备得到：(1)将权利要求3所述的锂电池单质硫/多孔纳米碳纤维复合正极材料、乙炔黑和粘接剂混合，搅拌均匀，得到混合物；(2)向步骤(1)得到的混合物中加入N-甲基吡咯烷酮溶液，调成膏状刮涂于集流体表面涂碳的铝箔上，干燥后即得到单质硫/多孔纳米碳纤维复合正极片。利用本发明正极片制作而成的锂硫电池，其循环性能得到较大提高。

主权项

一种锂电池单质硫/多孔纳米碳纤维复合正极材料，其特征在于是由以下方法制备得到：(1)取升华硫粉，加入到硫化钠溶液中进行反应，搅拌至硫粉全部溶解，得到多硫化钠溶液，过滤，取滤液；(2)将多硫化钠溶液和多孔纳米碳纤维材料同时加入到含有表面活性剂溶液中，超声搅拌40～60分钟得到淡黄色溶液A；(3)往酸溶液中加入表面活性剂得到溶液B；(4)将溶液A滴入溶液B中，滴加完毕后继续搅拌30～60分钟，将所得混合液过滤，取沉淀；将沉淀洗涤、干燥，得到单质硫/多孔纳米碳纤维复合正极材料；步骤(2)所述的多孔纳米碳纤维材料是由以下方法制备得到：a、将聚合物共混物或者共聚物溶于溶剂中，形成均匀的聚合物溶液；b、将聚合物溶液用于电场纺丝；c、将步骤b得到的电纺丝在160～280℃下加热、预氧化2～4h；预氧化后电纺丝进行高温加热碳化1～3h，得到多孔纳米碳纤维材料；步骤(1)所述硫粉与硫化钠的摩尔比为2∶1～5∶1；步骤(2)所述表面活性剂溶液的浓度为4～8mM/L，表面活性剂溶液在使用前调节其pH值至8以上；步骤(3)所述酸溶液的浓度为2mol/L；所述的溶液B中含有4～8mM/L的表面活性剂；步骤(4)所述将溶液A滴入溶液B中，滴速控制在30～40滴/min；所述将沉淀洗涤是用丙酮和去离子水各洗3次；所述将沉淀干燥是在40～60℃下干燥24～36小时；所述升华硫粉与多孔纳米碳纤维的质量比为2∶1～9∶1；所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或聚乙二醇‑400中的一种；所述酸溶液的酸为甲酸、草酸或盐酸中的一种。