[发明专利]一种N、S共掺杂的碳间层制备方法

说明书

本发明创造提供了一种N、S共掺杂的碳间层制备方法，将前驱体和掺杂剂溶解在适量溶剂中，加热搅拌数小时，配置成前驱溶液；将上述溶液在室温下进行静电纺丝，空气中固化后，惰性气体氛围下煅烧制得N、S共掺杂的碳间层。

技术领域

本发明属于复合材料领域，特别涉及一种用于锂离子电池的间层制备方法。

背景技术

近年来随着移动电子设备、电动汽车和智能电网的飞速发展，高能量密度电池体系的需求不断加大。锂碘电池被认为是极具发展前景的电池体系。但由于充放电过程中形成的碘和多碘化物易溶于有机电解液，并穿梭到负极与锂发生反应，锂碘电池面临着活性物质利用率低、循环稳定性差、库仑效率低等问题；同时会导致锂枝晶现象严重，容易刺穿隔膜，造成电池短路和安全问题，上述问题严重制约了其大规模商业化应用。如何有效抑制碘的穿梭效应，对锂碘电极的实际应用具有重要的意义。

将碘限制在碳基质中是一种常见的减缓碘化物溶解和提高电导率的方法。但碳基材料对碘的吸附能力有限，这大大降低了电池的总能量密度，并且碳基材料的物理吸附能力不足以长期限制碘在循环中的穿梭效应。化学吸附相较于物理吸附具有更强的吸附能力，因此具有强化学作用的间层能够有效的解决锂碘电池的穿梭效应。通过材料表面极性原子和碘及碘离子的弱键作用，将多碘化物锁定在正极，能够有效抑制其对金属锂负极的腐蚀。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种N、S共掺杂的碳间层制备工艺。

本发明的另一目的在于：提供一种N、S共掺杂的碳间层的用途。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的。

一种N、S共掺杂的碳间层制备方法，将前驱体和掺杂剂溶解在适量溶剂中，加热搅拌数小时，配置成前驱溶液；将上述溶液在室温下进行静电纺丝，空气中固化后，惰性气体氛围下煅烧制得N、S共掺杂的碳间层。

进一步的，所述前驱体包括但不限于聚丙烯腈(PAN)，聚苯乙烯(PS)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚氨酯(PU)，聚乙烯醇(PVA)，聚氧化乙烯(PEO)，聚乳酸(PLA)，聚己内脂(PCL)，聚偏氟乙烯（PVDF）等其中的一种或几种；所述溶剂包括但不限于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、二氧六环、氯仿、二氯甲烷、丙酮、无水乙醇、去离子水等其中的一种或几种。

进一步的，所述掺杂剂分为氮掺杂剂和硫掺杂剂，其中氮掺杂剂包括但不限于三聚氰胺；硫掺杂剂包括但不限于硫脲、苄硫醇、硫代乙酰胺、L-半胱氨酸等。

进一步的，所述前驱体和溶剂的质量比为0.01-0.1。

进一步的，所述前驱体和掺杂剂的质量比为0.1-10，其中氮掺杂剂和硫掺杂剂的质量比为20:0—0:10。

进一步的，所述搅拌时间为1-20h，搅拌温度为20-120℃。

进一步的，所述静电纺丝的工艺参数为电压8-30kV，接收距离6-25cm。

进一步的，所述空气中固化时间为0.5-5h，固化温度为90-350℃。

进一步的，所述烧结时间为0.5-5h，烧结温度为300-850℃，惰性气氛包括但不仅限于氮气、氩气等。

附图说明

图1为基于实施例1中的N掺杂的碳间层的扫描电镜图片。

图2为基于实施例1中的N掺杂的碳间层对碘化物的紫外吸收光谱。

图3为基于实施例2中的N、S共掺杂的碳间层的扫描电镜图片。

图4为基于实施例2中的N、S共掺杂的碳间层对碘化物的紫外吸收光谱。