[发明专利]用于锂硫电池的改性薄壁多级孔碳的制备方法及其应用

摘要

本发明涉及锂硫电池技术，旨在提供一种用于锂硫电池的改性薄壁多级孔碳的制备方法及其应用。本发明以氯化钠为模板、水溶性过渡金属盐为改性剂、水溶性葡萄糖硫脲树脂为碳源，通过闪冻过渡金属配位的葡萄糖硫脲预聚体和氯化钠的混合溶液，经冷冻干燥、煅烧和水洗得到在碳壁形成纳米硫化物的改性薄壁多孔碳。本发明的改性薄壁多级孔碳具有比表面积大和大孔容的特点，可担载更多的金属锂。薄壁赋予了多级孔碳的孔变形能力和高强度，提高承受锂枝晶的穿刺的能力，使用气体进行金属锂表面的钝化，有利于提高生产效率，提高钝化效果和一致性。弥散分布硫化物对聚硫离子的亲和力强，有利于吸附聚硫离子，抑制聚硫离子穿梭，适合制备高性能硫电极材料。

主权项

1.一种用于锂硫电池负极材料的改性薄壁多级孔碳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)按过渡金属与硫脲的摩尔比1∶2～4，将过渡金属溶液加入硫脲溶液中，搅拌2h，得到配位化合物溶液；(2)将葡萄糖溶液加入配位化合物溶液中，85℃下充分搅拌并调节pH值为1；聚合反应45分钟后，当液体粘度明显增大且颜色变为红棕色时，加入氯化钠溶液终止聚合；冷却后得到过渡金属配位的葡萄糖硫脲预聚体与氯化钠的混合溶液，将其滴入液氮中进行闪冻，得到球形颗粒；冷冻真空干燥24小时后，得到前驱体；(3)将前驱体置于管式炉中，在N₂气氛保护下升温至160℃，保温2h进行预聚体的充分聚合；再升温至700～900℃，保温2h完成碳化；随炉冷却后研磨粉碎，用去离子水清洗、过滤、真空干燥后，得到改性薄壁多级孔碳。