[发明专利]一种以离子聚合物衍生碳材料作为锂硫电池正极材料

摘要

本发明是把咪唑基主链的离子聚合物与碳纳米管(CNT)复合在一起作为碳材料前驱体，制备了氮掺杂多孔碳(NPC)包覆并无缝衔接串联碳纳米管的三维高导电多级孔碳材料。这样既保证硫正极材料高导电性，又能有效抑制放电过程中的穿梭效应，从而获得较高的硫利用率和循环稳定性。该制备方法是将碳纳米管和二氧化硅混合在有机溶剂DMF中，然后加入均苯三咪唑和三嗪苄溴，得到离子聚合物复合碳纳米管材料。然后将其高温碳化后，用氢氟酸刻蚀掉二氧化硅，即得到目标复合材料。并且该制备方法具有很大的可拓展空间，通过离子聚合物中的抗衡阴离子交换成其他目标阴离子可轻松实现多种杂元素单掺杂或者共掺杂材料。

主权项

一种以离子聚合物衍生的锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，制备方法如下：(1)通过季铵化反应制备离子聚合物复合碳纳米管材料在室温条件下，首先将一定量的碳纳米管和二氧化硅纳米颗粒混合在有机溶剂中，超声后将一定量的均苯三咪唑和三嗪苄溴加入到上述有机溶剂中，随后将得到的混合物在室温下搅拌1小时后，升温加热进行季铵化反应一定时间后。将上述反应物过滤后得到黑色粉末，用去离子水和乙醇洗涤，在60℃真空干燥过夜，得到离子聚合物复合碳纳米管材料；(2)制备氮掺杂多孔碳包覆串联碳纳米管复合材料把离子聚合物复合碳纳米管材料在氮气氛围中高温碳化，并将碳化后的复合材料与氢氟酸溶液搅拌48小时后，用去离子水和乙醇洗涤得到粉末，随后在80℃真空干燥24小时，得到氮掺杂多孔碳包覆串联碳纳米管复合材料。