br>[0049]圖中的附圖標(biāo)記為:1-0鋁塑軟包裝袋，1-1負(fù)極極耳，1-2泡沫鎳片，1-3鋰金屬片，1-4改性聚丙烯復(fù)合隔膜，1-5鋰硫電池正極，1-6正極極耳。2-1為充電曲線，2-2為放電曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0050]本發(fā)明提出的一種錳酸鋰修飾含氮大孔碳及其制備方法，以及利用錳酸鋰修飾含氮大孔碳制備的鋰硫電池。該電池由正極，改性微孔聚丙烯復(fù)合隔膜和鋰金屬片構(gòu)成，正極材料側(cè)與隔膜相向和鋰金屬片形成三明治結(jié)構(gòu)。
[0051]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，實(shí)施例可以使本專業(yè)的專業(yè)技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0052]實(shí)施例一:含氮大孔碳的制備
[0053]取葡萄糖、尿素加入去離子水中，混合均勻后形成溶液；其中，葡萄糖和尿素的摩爾比為1: 1，尿素和水的摩爾比為1: 10，
[0054]將溶液在90°C下聚合30min，形成尿素-葡萄糖樹脂，加入芮城華納納米材料有限公司生產(chǎn)的，粒徑為15?40nm的親水性納米CaCO3，攪拌均勻后形成懸濁液；其中尿素-葡萄糖樹脂與碳酸鈣的質(zhì)量比為1:1 ;將懸濁液噴霧干燥后，在流動(dòng)隊(duì)保護(hù)下置于管式爐中，分別在200°C，700°C下加熱2小時(shí)和4小時(shí)，碳化產(chǎn)物依次用5wt%濃度的鹽酸、去離子水洗滌，再120°C下恒溫干燥4小時(shí)后，得到含氮大孔碳。
[0055]實(shí)施例二:納米錳酸鋰制備
[0056]按質(zhì)量比24:574稱取一水合氫氧化鋰(2.4g)和六水合硝酸猛(57.4g)溶解于10mL去離子水中，加入分子量為1000g πιοΓ1的聚乙二醇(PEG) 10g，攪拌溶解后噴霧干燥，700°C下煅燒4小時(shí)，球磨粉碎2小時(shí)得到納米猛酸鋰，球磨轉(zhuǎn)速lOOOrpm。
[0057]實(shí)施例三:納米錳酸鋰修飾含氮大孔碳材料制備
[0058]納米錳酸鋰修飾含氮大孔碳材料可以簡單地通過實(shí)施例一中得到的含氮大孔碳與實(shí)施例二中得到的納米錳酸鋰機(jī)械混合獲得。但固體粉末不易混合均勻，因此納米錳酸鋰在消除硫化氫和抑制聚硫離子穿梭效應(yīng)的效能較差。
[0059]取蔗糖、尿素加入去離子水中，混合均勻后形成溶液；其中，蔗糖和尿素的摩爾比為1: 1，尿素和水的摩爾比為1: 10，
[0060]將溶液在90°C下聚合30min，形成尿素-蔗糖樹脂，加入芮城華納納米材料有限公司生產(chǎn)的，粒徑為15?40nm的親水性納米CaCO3和實(shí)施例二中制備的納米錳酸鋰，攪拌均勻后形成懸濁液；其中尿素-蔗糖樹脂，碳酸鈣和錳酸鋰的質(zhì)量比為1:1: 0.1;將懸濁液噴霧干燥后，在流動(dòng)N2保護(hù)下置于管式爐中，分別在200°C，700°C下加熱2小時(shí)和4小時(shí)，碳化產(chǎn)物依次用5wt%濃度的鹽酸、去離子水洗滌，再120°C下恒溫干燥4小時(shí)后，得到錳酸鋰修飾含氮大孔碳。其納米錳酸鋰在消除硫化氫和抑制聚硫離子穿梭效應(yīng)的效能上高于上述簡單機(jī)械混合獲得的納米錳酸鋰修飾含氮大孔碳材料。
[0061]實(shí)施例四:正極材料制備
[0062]取水溶性淀粉、尿素加入去離子水中，混合均勻后形成溶液；其中，水溶性淀粉和尿素的摩爾比為1: 1，尿素和水的摩爾比為1: 10，
[0063]將溶液在90°C下聚合30min，形成尿素-淀粉樹脂，加入芮城華納納米材料有限公司生產(chǎn)的，粒徑為15?40nm的親水性納米CaCO3和實(shí)施例二中制備的納米錳酸鋰，攪拌均勻后形成懸濁液；其中尿素-淀粉樹脂，碳酸鈣和錳酸鋰的質(zhì)量比為1:1: 0.3;將懸濁液噴霧干燥后，在流動(dòng)N2保護(hù)下置于管式爐中，分別在200°C，700°C下加熱2小時(shí)和4小時(shí)，碳化產(chǎn)物依次用5wt%濃度的鹽酸、去離子水洗滌，再120°C下恒溫干燥4小時(shí)后，得到錳酸鋰修飾含氮大孔碳；
[0064]將單質(zhì)硫與上述錳酸鋰修飾含氮大孔碳按質(zhì)量比為7: 3機(jī)械混合均勻，置于316不銹鋼材質(zhì)的反應(yīng)器內(nèi)，然后將反應(yīng)器抽真空后加熱至80°C，反應(yīng)5小時(shí)后完成硫的擔(dān)載，再將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至25°C，即制得正極材料。
[0065]實(shí)施例五1:Li+_Naf1n溶液的制備
[0066]取1g L1H加入至10mL Naf1n (20wt%，產(chǎn)自杜邦公司)中，攪拌30分鐘后，離心分離掉過剩的L1H，得到Li+-Naf1n溶液。
[0067]實(shí)施例六:ΡΕ0改性Li+-Naf1n樹脂的制備
[0068]將實(shí)施例五中得到的Li+-Naf1n溶液100mL，加入2g市販聚氧化乙烯(分子量為500，OOOg moF1)和50mL去離子水，攪拌I小時(shí)，得到PEO改性Li+-Naf1n溶液，噴霧干燥后，得到PEO改性Li+-Naf1n粉末。
[0069]實(shí)施例七:正極制備
[0070]取水溶性纖維素、尿素加入去離子水中，混合均勻后形成溶液；其中，水溶性纖維素和尿素的摩爾比為1: 1，尿素和水的摩爾比為1: 10，
[0071]將溶液在90°C下聚合30min，形成尿素-纖維素樹脂，加入芮城華納納米材料有限公司生產(chǎn)的，粒徑為15?40nm的親水性納米CaCO3和實(shí)施例二中制備的納米猛酸鋰，攪拌均勻后形成懸濁液；其中尿素-纖維素樹脂，碳酸鈣和錳酸鋰的質(zhì)量比為1:1:0.5;將懸濁液噴霧干燥后，在流動(dòng)N2保護(hù)下置于管式爐中，分別在200°C，700°C下加熱2小時(shí)和4小時(shí)，碳化產(chǎn)物依次用5wt%濃度的鹽酸、去離子水洗滌，再120°C下恒溫干燥4小時(shí)后，得到錳酸鋰修飾含氮大孔碳；
[0072]將單質(zhì)硫與上述錳酸鋰修飾含氮大孔碳按質(zhì)量比為7: 3機(jī)械混合均勻，置于316不銹鋼材質(zhì)的反應(yīng)器內(nèi)，然后將反應(yīng)器抽真空后加熱至80°C，反應(yīng)8小時(shí)后完成硫的擔(dān)載，再將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至25°C，即制得正極材料。
[0073]將上述正極材料(1.4g)，與乙炔黑和粘結(jié)劑按質(zhì)量比70: 15: 15混合，研磨均勻后取2g加入作為分散劑的N-甲基吡咯烷酮(NMP:2g)，然后調(diào)制成糊狀后取ImL涂敷到帶引線，長寬為2.9x1.9cm的鋁膜上并陰干；在10Kg cm_2的壓力下壓制成型，即得到正極；所述粘結(jié)劑為實(shí)施例六中得到的PEO改性Li+-Naf1n樹脂；乙炔黑為市售寧夏貝利特化工有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。
[0074]實(shí)施例八:改性聚丙烯復(fù)合隔膜制備
[0075]60°C下，將實(shí)施例六中得到的PEO改性Li+-Naf1n粉末(0.07g)溶于NMP (2g)，加入0.07g乙炔黑攪拌均勾，取ImL滴到市販微孔聚丙稀隔膜(如Celgard公司的Celgard2000，長寬為3x2cm)，60°C下，真空干燥12小時(shí)后再在另一面滴加lmL，60°C下真空干燥12小時(shí)后得到改性聚丙烯復(fù)合隔膜。
[0076]實(shí)施例九:改性聚丙烯復(fù)合隔膜的處理
[0077]將實(shí)施例八得到的改性聚丙烯復(fù)合隔膜在電解液中浸泡24小時(shí)；電解液以Li [CF3SO2)2N] (LiTFSI)為溶質(zhì)，二氧戊環(huán)(C3H6O2)和乙二醇甲醚(C4HltlO2)的混合物為溶劑，二氧戊環(huán)和乙二醇甲醚的體積比為1: 1，一升電解液中含一摩爾(263g)LiTFSI。改性聚丙烯復(fù)合隔膜在電解液中浸泡后在原聚丙烯膜微孔及其兩側(cè)導(dǎo)電層中形成凝膠電解質(zhì)。
[0078]實(shí)施例十:鋰硫電池組裝
[0079]取葡萄糖、尿素加入去離子水中，混合均勻后形成溶