[发明专利]高比容量、长寿命型氮掺杂碳微球/硫复合正极材料及其制备方法

摘要

本发明公开了高比容量、长寿命型氮掺杂碳微球/硫复合正极材料的制备方法。本发明是以多孔氮掺杂碳微球为固硫前驱体，通过在熔融法制备过程中产生的物理化学吸附来实现硫在前驱体中的高度分散，从而达到高效固硫的效果。本发明的优势在于：制备过程简单，操作方便且材料性能优异。本发明所制备的氮掺杂碳微球/硫复合材料具有放电比容量大（2C倍率下可达702mAh/g），倍率和循环性能优异（2C倍率下循环300圈后其容量保持率可达94.7%），在移动通讯、便携式电子设备、电动汽车、储能设备等相关领域具有广阔的应用前景。

主权项

高比容量、长寿命型氮掺杂碳微球/硫复合正极材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将多巴胺溶液滴加到含去离子水、乙醇和氨水的混合溶液中，在100～500转/分钟的条件下进行搅拌10～120分钟，将溶液温度保持在25～60摄氏度，使反应进行5～60小时；反应完成后，将得到的产物过滤、洗涤后放入通有保护气氛的高温炉内进行碳化，碳化温度为500～1000摄氏度，碳化时间为1～3小时，最终得到氮掺杂碳微球；（2）将得到的氮掺杂碳微球和氢氧化钾混合并搅拌均匀，然后放入通有保护气的高温炉内煅烧0.5～5小时，煅烧温度为500～1000摄氏度，然后把所得产物分别用盐酸溶液和去离子水进行过滤清洗，干燥后得到多孔氮掺杂碳微球，其中干燥温度为60～120摄氏度，干燥时间为2～8小时；（3）将硫和多孔氮掺杂碳微球混合后，放入通有保护气的炉内进行熔融，其中熔融温度为150～600摄氏度，熔融时间为1～50小时；然后冷却到室温，再用可溶硫试剂进行过滤清洗，干燥后即得到氮掺杂碳微球/硫复合物，其中干燥温度为50～80摄氏度，干燥时间为2～6小时。