[发明专利]一种锂硫电池用导电MOF修饰碳纤维纸插层材料

权利要求书

1.一种锂硫电池插层材料，其特征是，包括导电MOF修饰的碳纤维纸材料，作为锂硫电池插层材料，置于隔膜与正极之间，用于加速电子转移，同时对多硫化锂具有催化与阻隔作用；

其中，所述导电MOF修饰的碳纤维纸材料，包括亲水性的碳纤维纸和金属-有机框架材料Co₃(HITP)₂，所述金属-有机框架材料Co₃(HITP)₂附着在所述亲水性的碳纤维纸中碳纤维的表面上；

所述金属-有机框架材料Co₃(HITP)₂的形态为花状形态，特征是：细狭柱、瓣前幅起愈趋尖锐状，花瓣紧凑，排列整齐，长度为数微米，宽度为纳米级；

所述导电MOF修饰的碳纤维纸材料是通过以下方法制备得到的：

碳纤维纸的预处理：将碳纤维纸材料进行亲水处理；将碳纤维纸浸泡在由丙酮、异丙醇和水组成的混合液中，超声处理30~90min，然后洗涤、干燥，制备得到亲水处理后的碳纤维纸；

制备生长有Co₃(HITP)₂的碳纤维纸：二价钴离子Co²⁺与六氨基三亚苯（HITP）在亲水碳纤维纸表面配位并原位生长；反应之前，将反应配体HITP和二价钴盐溶解于包含有DMF和水的混合液中；反应温度为80~90℃，反应时间为22~26h；

去除结构杂质：去除未参与反应的Co²⁺、HITP、溶剂DMF分子、和/或碳纤维纸表面上游离的MOF分子。

2.如权利要求1所述的锂硫电池插层材料，其特征是，花状金属-有机框架材料Co₃(HITP)₂均匀地、单层地附着在所述亲水性的碳纤维纸中碳纤维的表面上。

3.如权利要求1所述的锂硫电池插层材料，其特征是，所述碳纤维纸的孔隙率为70~80%，定量为40~90g/m²，厚度为0.15~0.25mm。

4.如权利要求1所述的锂硫电池插层材料，其特征是，所述混合液中，丙酮、异丙醇和水的体积比例为1:1:1。

5.如权利要求1所述的锂硫电池插层材料，其特征是，碳纤维纸的亲水处理方法具体包括以下步骤：将碳纤维纸浸泡在由丙酮、异丙醇和水组成的混合液中，并用石蜡封口膜封口，超声处理60min，处理后取出并用去离子水超声清洗3次，每次5 min，再用无水乙醇超声清洗3次，每次5 min，将碳纤维纸转移至垫有滤纸的玻璃皿中，放入100 ℃烘箱干燥12 h。

6.如权利要求1所述的锂硫电池插层材料，其特征是，所述钴盐为Co(OAc)₂·4H₂O。

7.如权利要求1所述的锂硫电池插层材料，其特征是，所述HITP和Co²⁺的摩尔比例为1：（1.5~2.5）。

8.如权利要求7所述的锂硫电池插层材料，其特征是，所述HITP和Co²⁺的摩尔比例为1：2。

9.如权利要求1所述的锂硫电池插层材料，其特征是，面积为180~220mm²的碳纤维纸对应着（0.010~0.022）mmol的HITP。

10.如权利要求1所述的锂硫电池插层材料，其特征是，反应温度为85℃，反应时间为24h。