[发明专利]基于二茂钴的改性多孔碳材料制备及在锂硫电池中的应用

权利要求书

1.一种基于二茂钴的改性多孔碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）取1 L环糊精的乙二醇饱和溶液，加入0.5～10 g的二茂钴粉末，在90℃条件下超声振动混合30分钟，使二茂钴分子进入环糊精空腔中；真空干燥后，得到二茂钴环糊精包合物；

（2）将10～20 g半纤维素加入至1 L沸水中，搅拌后加入氢氧化钠10～50 g；待半纤维素完全溶溶解，再加入1～5 g步骤（1）得到的二茂钴环糊精包合物，搅拌溶解1 h，得到黑色溶液；将泡沫镍浸入黑色溶液中，冷却至35℃后，在泡沫镍孔洞中形成黑色凝胶；移至冷冻干燥器，干燥12 h 得到前驱体；

（3）将前驱体在氮气氛围保护下升温至 550 ℃，恒温碳化2小时，形成预碳化产物；用去离子水洗涤除去氢氧化钠，干燥后升温至 900 ℃，恒温碳化2小时；

（4）将煅烧产物冷却至室温，浸没于30wt%的盐酸溶液中除掉泡沫镍骨架；用去离子水洗涤，真空干燥后得到一体化改性多孔碳材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环糊精为β-环糊精。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，升温速度为10 ℃/min。

4.利用权利要求1所述方法制备获得的改性多孔碳材料进一步制备硫正极的方法，其特征在于，包括：

按质量比1∶1取硫磺和乙二醇，混合调制成糊状，涂敷在改性多孔碳材料的孔洞中；在氮气氛下升温至155℃，加热2 h后取出，冷却后得到硫正极；控制涂覆量，使硫正极中的硫含量为70～90 wt%。

5.利用权利要求1所述方法制备获得的改性多孔碳材料进一步制备锂负极的方法，其特征在于，包括：

将锂片置于改性多孔碳材料之上，在氩气氛手套箱内升温至130℃，加热2 h使金属锂熔化进入一体化多孔碳材料的孔洞中，得到锂负极；控制锂片和改性多孔碳材料的相对用量，使锂负极中的锂含量为50～90 wt%。

6.一种锂硫电池，包括隔膜、正极、负极和电解液，其特征在于，该锂硫电池的隔膜采用微孔聚丙烯膜，正极和负极均以权利要求1所述方法制备获得的改性多孔碳材料作为活性物质的载体材料；正极和负极相向设置在隔膜两侧，形成三明治结构，电解液内置在三明治结构中；

所述正极是硫正极，通过下述方法制备获得：按质量比1∶1取硫磺和乙二醇，混合调制成糊状，涂敷在改性多孔碳材料的孔洞中；在氮气氛下升温至155℃，加热2 h后取出，冷却后得到硫正极；控制涂覆量，使硫正极中的硫含量为70～90 wt%；

所述负极是锂负极，通过下述方法制备获得：将锂片置于改性多孔碳材料之上，在氩气氛手套箱内升温至130℃，加热2 h使金属锂熔化进入一体化多孔碳材料的孔洞中，得到锂负极；控制锂片和改性多孔碳材料的相对用量，使锂负极中的锂含量为50～90 wt%；

所述电解液以四乙二醇二甲醚为溶剂，以Li[(CF₃SO₂)₂N]为电解质，电解液的摩尔浓度为1M。