一种自支撑正极的载硫木材基碳骨架的制作方法及其应用与流程

技术特征：
1.一种自支撑正极的载硫木材基碳骨架的制作方法，其特征在于，包含如下制作步骤：步骤1：切割木材成条状，保持高度方向为木材生长方向，垂直于高度方向将木材切割成2mm厚的薄片，将木材薄片浸泡在去离子水中，70℃保温至木材薄片沉底；步骤2：将沉底的木材薄片取出，在不同浓度亚氯酸钠的醋酸和乙酸钠缓冲溶液中，按浓度由高到低的顺序依次浸泡，之后将木材薄片用去离子水洗涤至中性；步骤3：再将木材薄片依次在乙醇和n-n二甲基乙酰胺溶液中浸泡3～8min，重复4次，之后浸入含8wt.％licl的n-n二甲基乙酰胺溶液中静置24h；步骤4：最后，取出木材薄片迅速浸入丙酮溶液中，停留2～4秒后取出，重复3-6次，后立即用液氮迅速冷冻，冷冻干燥24h；步骤5：将冷冻干燥后的木材薄片压在两片石墨板之间，在氮气气氛炉中以3℃/min速度升温至250℃，保温3h，实现预碳化，继续在氮气气氛炉中以5℃/min速度升温至1000℃，保温3h，得到具有低挠度的孔道阵列结构的木材基碳骨架材料；步骤6：将具有低挠度的孔道阵列结构的木材基碳骨架材料送入干室或手套箱，固定在旋涂仪上，设置转速为50～300rad/min，分次滴加一定体积一定浓度li2s8的dol/dme混合溶液，获得载硫木材基自支撑正极片。2.根据权利要求1所述的自支撑正极的载硫木材基碳骨架的制作方法，其特征在于：步骤1中所述木材包括但不限于美洲椴木、白杨木和巴尔沙木，所述保温时间不固定，以木材薄片沉底为判断标准。3.根据权利要求1所述的自支撑正极的载硫木材基碳骨架的制作方法，其特征在于：步骤2中所述的醋酸和乙酸钠缓冲溶液中亚氯酸钠的浓度梯度为5wt.％、3wt.％、1wt.％，浸泡温度为25～90℃及每次浸泡时间为3～9小时。4.根据权利要求1所述的自支撑正极的载硫木材基碳骨架的制作方法，其特征在于：步骤4中所述的取出木材薄片迅速浸入丙酮溶液中，停留2-4秒取出，并重复该操作3-6次，后立即用液氮迅速冷冻，冷冻干燥24h。5.根据权利要求1所述的自支撑正极的载硫木材基碳骨架的制作方法，其特征在于：步骤5中所述在预碳化后依次用1000、2000目砂纸将木材碳片打磨至300～600μm；并辅助超声清洗去除碳屑。6.根据权利要求1所述的自支撑正极的载硫木材基碳骨架的制作方法，其特征在于：步骤6中采用旋转木材基碳骨架，滴加li2s8的dol/dme混合溶液的方法实现载硫，通过调节li2s8溶液体积为20～100μl、浓度为0.05～0.2g/ml实现对自支撑正极片载硫量的控制。7.一种自支撑正极的载硫木材基碳骨架的应用，其特征在于：在载硫木材基自支撑正极片和锂箔负极片上端焊接相应极耳，再将自支撑正极、pp隔膜、负极进行层状堆叠，每层间滴加锂硫专用电解液，正负极耳集束分别焊实后用铝塑壳密封，即获得锂硫软包电池。8.根据权利要求7所述的自支撑正极的载硫木材基碳骨架的应用，其特征在于，层状堆叠保证两片负极在最外侧，内侧插入正极，根据电池设计容量规格内侧堆叠1～8层正极，两正极间需增加额外负极，每两极间需加入pp隔膜；三者尺寸应服从隔膜>负极>正极。9.根据权利要求7所述的自支撑正极的载硫木材基碳骨架的应用，其特征在于：每层间滴加锂硫专用电解液为含有1m litfsi和2.5m lino3的dol/的混合溶液，添加体积为5～20μl/mg(s)。

技术总结
本发明公开了一种自支撑正极的载硫木材基碳骨架的制作方法及其应用，木片经去木质素和再析出纤维素处理，经冷冻干燥、氮气气氛预碳化、砂纸打磨及超声清洗后，进行高温碳化，得到孔道修饰的木材基碳骨架；将其固定于旋转台上，定量滴加高浓度八硫化锂混合液后作为自支撑正极片，再以锂箔作为负极片，PP为隔膜，组装软包电池以实现载硫木材基碳骨架在锂硫电池自支撑正极中的应用。本发明所用原料成本低廉且易于定制大规格、便于加工组装等优点；在微观结构上具有纤维和管胞组成的低挠度定向天然孔道结构以及孔壁上供气体交换的微孔结构，有利于电解液浸润及离子传输；并在孔道内修饰纤维素网络，碳化后获得发达导电网络，提高载硫密度和储能密度。硫密度和储能密度。硫密度和储能密度。


技术研发人员：燕映霖 刘璞方 景玮 杨蓉 钟黎声 邹一鸣 许云华 杨媛媛 樊潮江 张行盛 宋牧泽
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：2021.12.09
技术公布日：2022/3/18