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硫?PAN復(fù)合物、制備所述復(fù)合物的方法以及包含所述復(fù)合物的電極和鋰硫電池與流程

文檔序號:11107692閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.硫-聚丙烯腈復(fù)合物,其特征在于,所述硫-聚丙烯腈復(fù)合物包含聚丙烯腈顆粒、硫及一種或多種導(dǎo)電碳添加劑,所述一種或多種導(dǎo)電碳添加劑包埋和/或嵌入所述聚丙烯腈顆粒中。

2.根據(jù)權(quán)利要求1的硫-聚丙烯腈復(fù)合物,其特征在于,聚丙烯腈在存在硫的情況下脫氫和環(huán)化并與硫或多硫化物鍵結(jié)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的硫-聚丙烯腈復(fù)合物,其特征在于,所述聚丙烯腈顆粒的直徑在100nm與10μm之間,優(yōu)選在100nm與2μm之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的硫-聚丙烯腈復(fù)合物,其特征在于,所述一種或多種導(dǎo)電碳添加劑由一個聚丙烯腈顆粒橋接至另一個聚丙烯腈顆粒。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的硫-聚丙烯腈復(fù)合物,其特征在于,所述一種或多種導(dǎo)電碳添加劑選自碳納米管(CNT)、碳納米顆粒和石墨。

6.根據(jù)權(quán)利要求5的硫-聚丙烯腈復(fù)合物,其特征在于,所述碳納米管(CNT)是末端開放的,并且所述碳納米管(CNT)的內(nèi)部空隙填充1至30重量%、優(yōu)選10至20重量%的硫,從而形成硫-碳納米管復(fù)合物(S/CNT),基于所述硫-碳納米管復(fù)合物(S/CNT)的重量。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的硫-聚丙烯腈復(fù)合物,其特征在于,所述一種或多種導(dǎo)電碳添加劑的含量小于或等于15重量%,基于所述聚丙烯腈顆粒和所述導(dǎo)電碳添加劑的總重量。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的硫-聚丙烯腈復(fù)合物,其特征在于,均基于所述硫-聚丙烯腈復(fù)合物的總重量,所述硫-聚丙烯腈復(fù)合物的硫加載量為20至55重量%,優(yōu)選為30至50重量%。

9.制備硫-聚丙烯腈復(fù)合物的方法,所述方法包括以下步驟:

1)通過電噴或噴干由聚丙烯腈溶液或分散體制備聚丙烯腈顆粒;

2)將由步驟1)制得的產(chǎn)品與硫一起加熱,

其特征在于,在步驟1)中,在制備聚丙烯腈顆粒的過程中額外將一種或多種導(dǎo)電碳添加劑施加至所述聚丙烯腈顆粒。

10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法,其特征在于,所述聚丙烯腈溶液或分散體額外包含一種或多種導(dǎo)電碳添加劑。

11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法,其特征在于,同時通過在用于所述電噴或噴干的噴嘴附近的噴嘴噴射一種或多種導(dǎo)電碳添加劑的溶液或分散體。

12.根據(jù)權(quán)利要求9至11之一的方法,其特征在于,所述一種或多種導(dǎo)電碳添加劑選自碳納米管(CNT)、碳納米顆粒和石墨。

13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法,其特征在于,所述碳納米管(CNT)是末端開放的,并且所述碳納米管(CNT)的內(nèi)部空隙填充1至30重量%、優(yōu)選10至20重量%的硫,從而形成硫-碳納米管復(fù)合物(S/CNT),基于所述硫-碳納米管復(fù)合物(S/CNT)的重量。

14.根據(jù)權(quán)利要求9至13之一的方法,其特征在于,在步驟2)中將由步驟1)制得的產(chǎn)品與硫一起在保護(hù)性氣氛中在280至460℃、優(yōu)選390至460℃的溫度下加熱0.5至6小時、優(yōu)選0.5至4小時、更優(yōu)選0.5至3小時。

15.根據(jù)權(quán)利要求9至14之一的方法,其特征在于,均基于所述硫-聚丙烯腈復(fù)合物的總重量,所述硫-聚丙烯腈復(fù)合物的硫加載量為20至55重量%,優(yōu)選為30至50重量%。

16.電極,其特征在于,所述電極包含根據(jù)權(quán)利要求1至8之一的硫-聚丙烯腈復(fù)合物或通過根據(jù)權(quán)利要求9至15之一的方法制得的硫-聚丙烯腈復(fù)合物。

17.鋰硫電池,其特征在于,所述鋰硫電池包含根據(jù)權(quán)利要求16的電極。

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