一种表面修饰的氮掺杂多孔碳硫复合材料在锂硫电池正极中的研究

摘要

本发明提供了一种表面修饰的氮掺杂多孔碳硫复合材料在锂硫电池正极中的研究。本发明采用硬模板法和氨气活化法制备氮掺杂多孔碳材料，将该碳材料与升华硫粉混合均匀，密闭条件下加热合成碳硫复合材料，然后利用多巴胺在多孔碳表面聚合成膜后与氧化石墨烯化学交联从而获得表面修饰的氮掺杂多孔碳硫复合材料。本文发明的复合材料的表面均匀包覆着聚多巴胺与氧化石墨烯，聚多巴胺富含的含氮功能基团及氧化石墨烯的含氧官能基团能很好地固定硫以及抑制多硫化物穿梭。此外聚多巴胺与氧化石墨烯化学交联作用在碳材料表面形成类似贝壳结构使材料结构稳定，从而获得良好性能的锂硫电池正极复合材料。

主权项

一种采用邻苯二胺为前驱体，纳米二氧化硅为硬模板，结合氨气活化方法制备出氮掺杂多孔碳材料，将该碳材料与升华硫粉混合均匀，密闭条件下加热合成碳硫复合材料，然后利用多巴胺在多孔碳表面聚合成膜，再与氧化石墨烯化学交联从而获得表面修饰的氮掺杂多孔碳硫复合材料，作为锂硫电池正极材料表现良好的循环寿命。其特征在于，所述的氮掺杂多孔碳材料是通过原位掺氮、纳米硅基硬模板和活化相结合的方法合成氮掺杂多孔碳材料，采用氨气活化的方法将硬模板得到的一些封闭孔道打开，增加微孔数量，提高了离子和电子扩散性能。聚多巴胺富含的含氮功能基团及氧化石墨烯含氧官能基团能很好地固定硫以及抑制多硫化物穿梭。此外聚多巴胺与氧化石墨烯化学交联作用在碳材料表面形成类似贝壳结构使材料结构稳定，从而获得性能良好的锂硫电池正极复合材料。