CN110571421B - 一种碳硫复合材料及其制备方法和用途 - Google Patents

一种碳硫复合材料及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳硫复合材料及其制备方法和用途，该方法包含：(1)3D体心立方结构有序介孔碳材料制备：将F127于无水乙醇中，加入甲阶段酚醛树脂的无水乙醇溶液，搅拌，进行热聚合和碳化；(2)有序介孔碳材料的氧化处理：将硫酸和过硫酸铵混合，加入有序介孔碳材料，在惰性气体环境下加热回流；(3)胺修饰有序介孔碳材料制备：将聚乙烯亚胺于无水乙醇中加热溶解，加入氧化的有序介孔碳材料，加热并搅拌；(4)碳硫复合材料制备：将硫与胺修饰有序介孔碳材料混合，研磨，混合粉末于密闭的惰性气体环境下加热至150～160℃反应。本发明的碳硫复合材料能够防止活性物质流失，增加了硫的利用率，并提高了电容以及循环稳定性。

Description

一种碳硫复合材料及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种碳硫复合材料，具体涉及一种碳硫复合材料及其制备方法和用途。
背景技术
目前，电动车所使用的电池为锂离子二次电池，锂离子二次电池能量密度约为185Wh/kg，循环寿命可大于500次，重量较轻。但是，纯电动车单次充电的最大行驶距离仅为100英里，只适合短距离行驶，与汽油的能量密度(13000Wh/kg)相比差距很大，故很难完全取代汽油车。
20世纪60年代出现的锂硫电池的能量密度为2600Wh/kg，能量密度很大，与锂离子二次电池相比，更加适合应用在电动车上，是目前锂离子电池的最佳替代物。
目前，研究中锂硫电池发展主要遇到了三个问题：(1)硫元素的电导率较低，只有约5×10-30S/cm，故电阻较大；(2)由于反应物硫的密度为D＝2.03g/cm3，反应产物硫化锂的密度为D＝1.66g/cm3，所以在充放电的过程中会有近80％的体积变化，容易造成活性物质开裂或剥离；(3)在循环过程中的中间产物多硫化物溶于电解液中，造成活性物质损失，且会扩散至锂负极，造成穿梭效应。
对于锂硫电池存在的问题，研究者提出了大量的解决方案。首先，因为碳材料具有很好的导电性和良好的载硫能力，被公认为是最佳的硫宿主材料，因此将碳材料包覆在硫的内部，是一种极佳的解决方案。这不仅能够解决活性硫导电性不佳的问题，也能够很好地抑制多硫化物的穿梭效应，从而获得更好的容量性能和稳定的循环。在这些碳材料得到应用的过程中，正极在循环初期具有较高的放电容量，但在随后的放电过程中容量衰减严重，仍不能有效抑制多硫化物的穿梭效应。
发明内容
本发明的目的是提供一种碳硫复合材料及其制备方法和用途，该材料解决了多硫化物的穿梭效应及容量衰减严重的问题，能够防止活性物质流失，增加了硫的利用率，并提高了电容以及循环稳定性。
为了达到上述目的，本发明提供了一种碳硫复合材料的制备方法，该方法包含：
(1)3D体心立方结构有序介孔碳材料制备：将普朗尼克F127溶于无水乙醇中，加入甲阶段酚醛树脂的无水乙醇溶液，搅拌，在室温下静置使乙醇溶剂挥发，95～110℃热聚合，研磨成粉末，将粉末在惰性气体环境下加热至750～850℃碳化，得到3D体心立方结构有序介孔碳材料；其中，所述普朗尼克F127和甲阶段酚醛树脂的质量比为1：1～3；
(2)3D体心立方结构有序介孔碳材料的氧化处理：将摩尔比为1～2：1的H2SO4和(NH4)2S2O8混合，加入步骤(1)制备的3D体心立方结构有序介孔碳材料，在惰性气体环境下加热回流，清洗至滤液pH为中性，干燥，得到氧化的3D体心立方结构有序介孔碳材料；其中，H2SO4与3D体心立方结构有序介孔碳材料的用量比为1mol：5～8g；
(3)胺修饰3D体心立方结构有序介孔碳材料制备：将聚乙烯亚胺于无水乙醇中加热至65～75℃使其溶解，加入步骤(2)制备的氧化的3D体心立方结构有序介孔碳材料，加热至60～70℃并搅拌，得到固体生成物，干燥，得到胺修饰3D体心立方结构有序介孔碳材料；其中，聚乙烯亚胺与氧化的3D体心立方结构有序介孔碳材料的质量比为5：1；
(4)碳硫复合材料制备：将硫与步骤(3)制备的胺修饰3D体心立方结构有序介孔碳材料以质量比7：3～5的比例混合，研磨，混合粉末于密闭的惰性气体环境下加热至150～160℃反应，得到胺修饰3D体心立方结构碳硫复合材料。
优选地，所述惰性气体包含：氮气、氩气。
优选地，在步骤(2)中，所述H2SO4采用浓度为2～4mol/L的H2SO4水溶液。
优选地，在步骤(2)中，所述清洗采用水和无水乙醇。
优选地，在步骤(3)中，所述聚乙烯亚胺采用浓度为50％wt的聚乙烯亚胺水溶液。
优选地，在步骤(4)中，所述混合粉末于密闭的惰性气体环境下加热至150～160℃反应6～8h。
本发明还提供了一种碳硫复合材料，该碳硫复合材料是通过将聚乙烯亚胺修饰的3D体心立方结构有序介孔碳材料与硫在150～160℃于密闭的惰性气体环境下获得的。
其中，所述3D体心立方结构有序介孔碳材料是以普朗尼克F127作为结构导向剂、甲阶段酚醛树脂为碳源经热聚合后在惰性气体环境下750～850℃碳化获得的；所述聚乙烯亚胺修饰是将3D体心立方结构有序介孔碳材料经氧化处理后再与聚乙烯亚胺胺混合加热进行修饰。
其中，硫与聚乙烯亚胺修饰的3D体心立方结构有序介孔碳材料的质量比为7：3～5；聚乙烯亚胺与氧化处理后的3D体心立方结构有序介孔碳材料的质量比为5：1。
优选地，该碳硫复合材料是采用所述的制备方法获得的。
本发明还提供了一种所述的碳硫复合材料的用途，该碳硫复合材料用于作为锂硫电池的正极活性材料。
优选地，所述锂硫电池的正极电极浆料包含：质量比为8：1：1的所述碳硫复合材料、导电添加剂和粘结剂。
更优选地，所述导电添加剂包含：SuperP碳；所述粘结剂包含：聚偏二氟乙烯。
更优选地，所述锂硫电池的隔膜包含：PP/PE/PP三层多孔隔离膜。
更优选地，所述锂硫电池的电解液含有：1mol/L LiTFSI、1mol/L LiNO3，以及体积比位1：1的1,3-二氧戊环和1,2-二甲氧基乙烷。
本发明的碳硫复合材料及其制备方法和用途，解决了多硫化物的穿梭效应及容量衰减严重的问题，具有以下优点：
本发明的方法利用软模板法以三嵌段共聚物F127作为结构导向剂、甲阶段酚醛树脂为碳源，利用了甲阶段酚醛树脂可溶性强，且加热容易转变为不溶状的特点，合成了3D体心立方结构有序介孔碳材料，并对其进行氧化处理，再利用聚乙烯亚胺胺进一步修饰3D体心立方结构的有序介孔碳材料，并利用熔融扩散法将硫复合在有序介孔碳材料上，合成胺修饰3D体心立方结构的碳硫复合材料。
本发明的碳硫复合材料通过3D体心立方结构的有序介孔碳材料的高表面积和介孔承受活性物质的体积变化，利于电解液与Li+容易渗透至孔洞内，提升电池的容量，因其是具有规则均匀孔径的3D结构，有利于活性物质均匀分布在碳框架上，可确保良好的导电性，也可缩短Li+的扩散路径，并促进离子迁移。本发明的碳硫复合材料利用胺进一步修饰3D体心立方结构的有序介孔碳材料，利于以化学吸附方式捕捉硫，防止活性物质流失，可增加硫的利用率提高电容以及循环稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例3制备的胺修饰3D体心立方结构有序介孔碳材料和碳硫复合材料的XPS检测图谱。
图2为本发明实施例4制备的3D体心立方结构有序介孔碳材料和碳硫复合材料的TEM图。
图3为本发明实施例4制备的碳硫复合材料的SEM图及元素分布图。
图4为本发明实施例4制备的碳硫复合材料作为正极的半电池在0.5C倍率下的充放图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种碳硫复合材料的制备方法，该方法包含：
(1)3D体心立方结构有序介孔碳材料制备
将普朗尼克F127(作为结构导向剂)加入无水乙醇中搅拌至完全溶解，再加入甲阶段酚醛树脂(碳源)的无水乙醇溶液搅拌均匀，将溶液在室温下静置使乙醇溶剂挥发，然后再放入烘箱95℃热聚合24h后研磨成粉末，将粉末在氮气气氛加热至750℃碳化6h，得到3D体心立方结构有序介孔碳材料。
(2)3D体心立方结构有序介孔碳材料的氧化处理
取2mol/L的H2SO4水溶液100mL，再加入(NH4)2S2O8搅拌至完全溶解，H2SO4和(NH4)2S2O8的摩尔比为2：1，然后在溶液中加入1.5g步骤(1)制备的3D体心立方结构有序介孔碳材料，在Ar气环境下加热回流，再先后用去离子水与无水乙醇清洗多次，直至清洗后的滤液pH＝7，放入真空烘箱内干燥，得到氧化的3D体心立方结构有序介孔碳材料，通过氧化在介孔碳表引入羧基基团，提高吸附性。
(3)胺修饰3D体心立方结构有序介孔碳材料制备
取1g浓度50％wt的商用聚乙烯亚胺水溶液，然后加入到100mL无水乙醇中，加热至65℃并搅拌至完全溶解，再加入0.1g步骤(2)制备的氧化的介孔碳材料，加热至60℃并搅拌50h，通过离心方式回收固体生成物，然后在真空烘箱内烘干，得到胺修饰3D体心立方结构有序介孔碳材料。
(4)碳硫复合材料制备
将硫与步骤(3)制备的胺修饰3D体心立方结构有序介孔碳材料以质量比7：3的比例混合，再用球磨机研磨，将研磨好的混合粉末密闭在氩气气氛中，利用油浴加热至150℃反应6h，得到胺修饰3D体心立方结构碳硫复合材料。
实施例2
一种碳硫复合材料的制备方法，与实施例1的基本相同，区别在于：
在步骤(1)中，热聚合温度为100℃，反应12h；碳化温度为800℃，反应4h；
在步骤(2)中，H2SO4水溶液的浓度为4mol/L，H2SO4和(NH4)2S2O8的摩尔比为1：1，步骤(1)制备的3D体心立方结构有序介孔碳材料的用量为2g；
在步骤(3)中，浓度50％wt的商用聚乙烯亚胺水溶液的用量为2g，步骤(2)制备的氧化的介孔碳材料的用量为0.2g；聚乙烯亚胺水溶液和无水乙醇加热至70℃，加入氧化的介孔碳材料后加热至65℃搅拌48h；
在步骤(4)中，硫与步骤(3)制备的胺修饰3D体心立方结构有序介孔碳材料的质量比为7：5；油浴加热至160℃，反应8h。
实施例3
一种碳硫复合材料的制备方法，与实施例1的基本相同，区别在于：
在步骤(1)中，热聚合温度为110℃，反应8h；碳化温度为850℃，反应3h；
在步骤(2)中，H2SO4水溶液的浓度为3mol/L，步骤(1)制备的3D体心立方结构有序介孔碳材料的用量为1.8g；
在步骤(3)中，浓度50％wt的商用聚乙烯亚胺水溶液的用量为1.5g，步骤(2)制备的氧化的介孔碳材料的用量为0.15g；聚乙烯亚胺水溶液和无水乙醇加热至75℃，加入氧化的介孔碳材料后加热至70℃搅拌42h；
在步骤(4)中，硫与步骤(3)制备的胺修饰3D体心立方结构有序介孔碳材料的质量比为7：4；油浴加热至155℃，反应7h。
如图1所示，为本发明实施例3制备的胺修饰3D体心立方结构有序介孔碳材料和碳硫复合材料的XPS(X射线光电子能谱分析)检测图谱，可以看出，硫化前材料中只含有O、N和C元素，硫化后材料中含有O、N、C和S元素，添加硫后各元素的结合能没明显变化，添加的C和S元素结合良好。
实施例4
一种碳硫复合材料的制备方法，与实施例1的基本相同，区别在于：
在步骤(4)中，硫与步骤(3)制备的胺修饰3D体心立方结构有序介孔碳材料的质量比为7：3；油浴加热至160℃，反应7h。
如图2所示，为本发明实施例4制备的3D体心立方结构有序介孔碳材料(图中A)和碳硫复合材料(图中B)的TEM图，从图中可以看出，碳硫复合材料中仍具有有序排列的孔洞结构，孔洞结构仍维持规则有序的3D体心立方结构，并没有因为氧化而破坏了原本的结构，碳硫复合之后未出现大块的硫聚集颗粒，表明硫均匀分布在孔洞内。本发明的3D体心立方结构有序介孔碳材料的介孔孔径约2.21nm，孔体积为0.08cm3/g，表面积为约158m2/g。
如图3所示，为本发明实施例4制备的碳硫复合材料的SEM图及元素分布图，从图中可以看出，制备的碳硫复合材料表现为颗粒状，未见颗粒聚集现象，通过元素分布图可以看出并没有多余硫团聚在表面上，表示硫均匀分布在孔内，而且从元素分布图可以看出C、N及S元素分布均匀。
对本发明实施例4制备的具有3D体心立方结构的碳硫复合材料进行电化学性能测试，以3D体心立方结构碳硫复合材料为正极材料组装了半电池，进行充放/电实验。具体地，通过组装CR2032纽扣电池对其电化学性能进行了测试：
(1)将实施例4制备的碳硫复合材料、SuperP碳、聚偏二氟乙烯(作为粘合剂)混合，质量比为8：1：1，将混合物加入到适量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中并搅拌1h制成电极浆；
(2)将浆料均匀地涂在铝箔上，在60℃下干燥10h后冷却至室温；
(3)将制备好的铝箔片用冲压成直径11mm的圆盘用作电池正极，金属锂为负极，隔膜采用PP/PE/PP三层多孔隔离膜。所用电解液含有1mol/L LiTFSI和1mol/L LiNO3，以及体积比位1：1的1,3-二氧戊环(DOL)和1,2-二甲氧基乙烷(DME)。
采用Land CT2001A型蓄电池测试仪测试恒流充放电过程，如图4所示，为本发明实施例4制备的碳硫复合材料作为正极的半电池在0.5C倍率下的充放图，可见电池的初始比容量为1583mAh/g，第20次充放电后比容量下降缓慢，基本稳定在1400mAh/g左右，与文献“高石墨化石墨烯作为插层膜及多孔碳作为正极载硫材料在锂硫电池中的研究”(阮春平、郭泽青，化工技术与开发，2018，47(05)：15-20)中多孔碳载硫材料作为正极相比，初始比容量和稳定性均显著提高。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种碳硫复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包含：
（1）3D体心立方结构有序介孔碳材料制备：将普朗尼克F127溶于无水乙醇中，加入甲阶段酚醛树脂的无水乙醇溶液，搅拌，在室温下静置使乙醇溶剂挥发，95~110℃热聚合，研磨成粉末，将粉末在惰性气体环境下加热至750~850℃碳化，得到3D体心立方结构有序介孔碳材料；其中，所述普朗尼克F127和甲阶段酚醛树脂的质量比为1：1~3；
（2）3D体心立方结构有序介孔碳材料的氧化处理：将摩尔比为1~2：1的H2SO4和(NH4)2S2O8混合，加入步骤（1）制备的3D体心立方结构有序介孔碳材料，在惰性气体环境下加热回流，清洗至滤液pH为中性，干燥，得到氧化的3D体心立方结构有序介孔碳材料；其中，H2SO4与3D体心立方结构有序介孔碳材料的用量比为1mol：5~8g；
（3）胺修饰3D体心立方结构有序介孔碳材料制备：将聚乙烯亚胺于无水乙醇中加热至65~75℃使其溶解，加入步骤（2）制备的氧化的3D体心立方结构有序介孔碳材料，加热至60~70℃并搅拌，得到固体生成物，干燥，得到胺修饰3D体心立方结构有序介孔碳材料；其中，聚乙烯亚胺与氧化的3D体心立方结构有序介孔碳材料的质量比为5：1；
（4）碳硫复合材料制备：将硫与步骤（3）制备的胺修饰3D体心立方结构有序介孔碳材料以质量比7：3~5的比例混合，研磨，混合粉末于密闭的惰性气体环境下加热至150~160℃反应，得到胺修饰3D体心立方结构碳硫复合材料。
2.根据权利要求1所述的碳硫复合材料的制备方法，其特征在于，所述惰性气体包含：氮气、氩气。
3.根据权利要求1所述的碳硫复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述H2SO4采用浓度为2~4mol/L的H2SO4水溶液。
4.根据权利要求1所述的碳硫复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述清洗采用水和无水乙醇。
5.根据权利要求1所述的碳硫复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤（3）中，所述聚乙烯亚胺采用浓度为50 %wt的聚乙烯亚胺水溶液。
6.根据权利要求1所述的碳硫复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤（4）中，所述混合粉末于密闭的惰性气体环境下加热至150~160℃反应6~8h。
7.一种如权利要求1-6中任意一项所述的制备方法获得的碳硫复合材料，其特征在于，该碳硫复合材料是通过将聚乙烯亚胺修饰的3D体心立方结构有序介孔碳材料与硫在150~160℃于密闭的惰性气体环境下获得的；
其中，所述3D体心立方结构有序介孔碳材料是以普朗尼克F127作为结构导向剂、甲阶段酚醛树脂为碳源经热聚合后在惰性气体环境下750~850℃碳化获得的；
所述聚乙烯亚胺修饰是将3D体心立方结构有序介孔碳材料经氧化处理后再与聚乙烯亚胺胺混合加热进行修饰；
其中，硫与聚乙烯亚胺修饰的3D体心立方结构有序介孔碳材料的质量比为7：3~5；聚乙烯亚胺与氧化处理后的3D体心立方结构有序介孔碳材料的质量比为5：1。
8.一种如权利要求7所述的碳硫复合材料的用途，其特征在于，该碳硫复合材料用于作为锂硫电池的正极活性材料。
9.根据权利要求8所述的碳硫复合材料的用途，其特征在于，所述锂硫电池的正极电极浆料包含：质量比为8：1：1的所述碳硫复合材料、导电添加剂和粘结剂。
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CN109806240B (zh) * 2017-11-18 2021-04-23 沈阳药科大学 聚合物修饰的介孔碳纳米粒及其制备和应用
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