[发明专利]多孔碳纳米纤维及其制备方法和锂硫电池

权利要求书

1.一种多孔碳纳米纤维的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将造孔剂、表面分散剂、碳源和有机溶剂进行混合，得到纺丝液；

(2)将所述纺丝液进行静电纺丝，得到碳纤维；

(3)将所述碳纤维进行碳化、除去造孔剂、洗涤和烘干；

其中，所述造孔剂、表面分散剂、碳源和有机溶剂的投料重量比为(0.3-0.9)：(0.9-2.7)：1：(5-15)；

其中，所述造孔剂为二氧化硅微球、氧化锌或碳酸钙；

所述表面分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物中的一种或多种；

所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种；

所述碳源为聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚酰亚胺和酚醛树脂中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述造孔剂的粒径为7-30nm。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚丙烯腈的数均分子量为50万至300万，所述聚乙烯吡咯烷酮的数均分子量为50万至300万；所述聚酰亚胺的数均分子量为50万至300万；所述酚醛树脂的数均分子量为50万至300万。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述聚丙烯腈的数均分子量为150万至200万，所述聚乙烯吡咯烷酮的数均分子量为150万至200万；所述聚酰亚胺的数均分子量为150万至200万；所述酚醛树脂的数均分子量为150万至200万。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述混合的条件包括：混合温度为40-80℃，混合时间为2-16h。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述静电纺丝的条件包括：电压为15-30kV，收集板和针头间的距离为15-25cm，推进泵的前进速率为0.8-1.2mL/h。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述碳化的条件包括：碳化的气体为氩气或氮气，碳化温度为800-1200℃，升温速率为2-5℃/min，碳化时间为6-14h。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述除去造孔剂的方法为将碳化后的碳纤维浸泡在氢氟酸溶液或氢氧化钠溶液中。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(2)之后且步骤(3)之前，还进行预氧化。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述预氧化的条件包括：温度为200-220℃，升温速率为2-5℃/min，时间为1-2h。

11.由权利要求1-10中任意一项所述的方法制备的多孔碳纳米纤维，其中，该多孔碳纳米纤维的平均直径为500nm-2μm，具有多孔结构，比表面积为150-350m²/g，平均孔径为8-35nm。

12.一种锂硫电池，其中，该电池包括正极、负极和隔膜，其中，所述正极含有权利要求11所述的多孔碳纳米纤维。