一种生物碳、涂层双重保护锂硫电池正极的制备方法与流程

技术特征：
1.一种生物碳、涂层双重保护锂硫电池正极的制备方法，其特征是，包括如下步骤：1)选用麻纤维类生物质为原材料制备生物碳；2)利用熔融扩散的方法将硫负载到生物碳上，合成生物碳基正极复合材料；3)采用多壁碳纳米管(mwcnts)在生物碳基锂硫电池的正极表面制备涂层。2.如权利要求1所述的方法，其特征是，步骤1)的麻纤维为生物质原料制备生物碳包括如下步骤：(1)将麻纤维生物质原料剪成碎片，放入容器内，加入沸水没过生物质表面，继续煮沸至生物质表面发白后取出，用去离子水洗涤，过滤；将过滤后的生物质在真空干燥箱中干燥，得到预处理的生物质；(2)将预处理的生物质放入容器，加入zncl2溶液至没过生物质，将容器放入磁力搅拌器上30-40℃下恒温浸渍搅拌8-10h；然后将浸渍后的生物质取出干燥，得到干燥后的生物质；(3)将干燥后的生物质放入坩埚，将坩埚放入气氛炉中，氩气或氮气为保护气，以4-6℃
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的速率加热到650-750℃；再以0.5-1.5℃
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的速率加热到750-850℃，并保持2-3h；完成后自然降温至室温，取出样品，将样品放入容器内，加入hcl溶液至没过样品，同时在室温下搅拌4-5h，再用去离子水将其洗至中性，然后干燥得到制备的生物碳。3.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述步骤(1)中加入沸水没过生物质表面，煮沸0.5-1h至生物质表面发白。4.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述步骤(1)中zncl2溶液浓度为0.5-1mol
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；30-40℃下恒温浸渍搅拌8-10h，每3-5h超声震荡10-30min。5.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述步骤(3)中；hcl溶液浓度为0.5-1mol
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。6.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述步骤(1)、(2)或(3)中干燥过程的条件是：80-120℃下真空干燥8-12h，每3-4h抽1次真空。7.如权利要求1所述的方法，其特征是，步骤2)包括如下步骤：(1)利用熔融扩散的方法制备生物碳/硫复合材料：将生物碳和单质硫按照质量比1:3-4的比例混合，干磨0.5-1h后将混合物置于氩气气氛炉中，155-165℃条件下恒温12-14h，让熔融的硫充分进入到生物碳的孔隙当中，接着升温至250-260℃，恒温1-2h，以去除表面的硫。制得生物碳/硫复合材料；(2)将生物碳/硫复合材料、导电碳、聚偏二氟乙烯按照质量比7-8:1-1.5:1-1.5混合，添加吡咯烷酮研磨成泥浆，涂覆在铝箔上，厚度为25-75μm，干燥制备得到复合正极片。8.如权利要求1所述的方法，其特征是，步骤3)方法：mwcnts与pvdf按质量比8.5-9.5:0.5-1.5混合，干磨4-6h，加入质量为mwcnts与pvdf总质量50-70倍的分散剂n-甲基吡咯烷酮，放入到脱泡机中强力脱泡、搅拌直到制成均匀的料浆；用刮刀将料浆涂敷在已经制备好的正极片表面，厚度为25-75μm，干燥得到含保护涂层的电极片。9.如权利要求7或8所述的方法，其特征是，干燥条件为在50-60℃下真空干燥10-12h。

技术总结
本发明涉及一种生物碳、涂层双重保护锂硫电池正极的制备方法，选用麻纤维类生物质为原材料制备生物碳；利用熔融扩散的方法将硫负载到生物碳上，合成生物碳基正极复合材料；采用多壁碳纳米管(MWCNTs)在生物碳基锂硫电池的正极表面制备涂层。新型的麻基生物碳、MWCNTs涂层双重保护锂硫电池正极，组装电池，进行倍率性能测试，从0.1C逐渐增加到1C再返回到0.1C时，其比容量比无涂层修饰的木炭/硫正极高出46.8-209.7mAh


技术研发人员：王利江 韩丽娜 李泽民 李博文 雷紫杰
受保护的技术使用者：河北科技师范学院
技术研发日：2021.09.08
技术公布日：2022/1/10