(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211465373.7 (22)申请日 2022.11.22 (71)申请人 河北北方学院 地址 075000 河北省张家口市高新区钻 石 南路11号 (72)发明人 金占双　刘雨犀　张洪森　韩冰　 李俊杰　 (74)专利代理 机构 北京圣州专利代理事务所 (普通合伙) 11818 专利代理师 黄青青 (51)Int.Cl. H01M 4/62(2006.01) H01M 4/38(2006.01) H01M 10/052(2010.01) B82Y 30/00(2011.01)B82Y 40/00(2011.01) (54)发明名称 CNTs/OMC有序微孔碳纳米球的制备方法及 其在锂硫电池中的应用方法 (57)摘要 本发明公开了一种CNTs/OMC有序微孔碳纳 米球的制备方法及其在锂硫电池中的应用方法， 包括以下步骤： S1、 利用模板法合CNTs/PAA ‑Zn复 合纳米球； S2、 在氩气保护下煅烧， 既可得到 CNTs/OMC高性能锂硫电池宿主材料。 本发明采用 上述CNTs/OMC有序微孔碳纳米球的制备方法及 其在锂硫电池中的应用方法， 利用自模板法制备 互联碳纳米管嵌入并连接有序微孔碳纳米球， 可 有效地限制多硫化物的扩散， 具有高的局部导电 性和整体导电性骨架， 有助于改善硫的利用率和 电池的倍率性能， 从而获得更高的容量， 更好循 环稳定性的锂 硫电池。 权利要求书1页 说明书3页 附图5页 CN 115513468 A 2022.12.23 CN 115513468 A 1.一种CNTs/OM C有序微孔碳纳米球的制备 方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1、 利用模板法合CNTs/PA A‑Zn复合纳米 球；  将20‑30mg氧化锌、 100 ‑150mg聚丙烯酸、 3 ‑5mg碳纳米管浆料和100 ‑150 mL去离子水 依次加入到500mL圆底烧瓶中， 在超声条件制备分散有碳纳米管的聚丙烯酸 ‑锌水溶液， 搅 拌混合均匀 后缓慢滴加200‑300mL异丙醇， 由于聚丙烯 酸‑锌不溶解于异丙醇， 所以会 析出， 在析出的过程中， 由于溶液中含有分散的碳纳米管， 所以最终以CNTs/PAA ‑Zn复合材料析出 形成悬浊液； S2、 在氩气保护下煅烧， 既可 得到CNTs/OMC高性能锂 硫电池宿主材 料；  将步骤S1得到的混合溶液进行离心分离， 沉淀在50℃烘箱中烘干8   ‑10 h； 而后， 置于 管式炉中， 在氩气保护下于900 ‑950 ℃煅烧2‑4 h， 在此过程中， PAA碳化为碳骨架， 同时Zn 蒸发促使了有序微 孔的形成， 最终得到 CNTs/OMC碳复合纳米 球。 2.CNTs/OM C有序微孔碳纳米球在锂硫电池中的应用方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： H1、 将60 mg升华硫 粉和40 mg CNTs/OMC样品在玛瑙研钵中研磨3 0 min； H2、 将研磨后的粉末密封在真空玻璃管中， 将装有粉末的玻璃管在15 5 ℃下加热12  h； H3、 待玻璃管自然冷却至室温后， 用玻璃刀割开取 出粉末， 获得S@CNTs/OM C正极材料。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115513468 A 2CNTs/OMC有序微孔 碳纳米球的制备方 法及其在 锂硫电池中的 应用方法 技术领域 [0001]本发明涉及一种 纳米复合材料技术， 尤其涉及一种CNT s/OMC有序微孔碳纳米球的 制备方法及其在锂 硫电池中的应用方法。 背景技术 [0002]锂硫电池被誉为最具希望 的下一代能量存储设备候选者。 然而， 硫和硫化锂的导 电性差、 体积膨胀以及穿梭效应等问题阻碍其进一步商业化应用。 最近的研究表明， 有效限 制多硫化物的扩散并提高硫正极宿主材 料的电导 率可显著提高锂 硫电池的电化学性能。 [0003]在有效限制多硫化物的扩散方面， 微孔碳基质材料因其具有独特的孔径优势而备 受关注。 然而， 大多 数微孔碳主体材料为无序微孔碳材料， 这使 得它们在 硫的装载和利用方 面表现较差。 与无序的微孔碳基材料相比， 具有均匀 孔径分布的有序微孔碳基材料可确保 硫的均匀负载并提高硫的利用率。 硫在有序的微孔碳基材料中均匀分散， 可以极大地提高 整个材料的电导 率， 从而形成大电流密度， 促进硫化锂的均匀成核并调节其可控生长 。 [0004]目前制备微孔碳材料的方法通常采用酸或碱活化方法。 例如， 采用高温活化法， 经 H2SO4回流处理得到微孔碳。 碱活化策略利用KOH合成了孔径约为0.5  nm的微孔碳。 然而， 无 论是酸活化还是碱活化方法的合成过程都非常复杂且繁琐， 并且都很难获得有序的微孔。 这些问题大 大增加了成本， 限制了微 孔碳材料在锂硫电池中的应用。 [0005]基于以上分析， 可以推断出理想的硫宿主应具有通畅的Li+和电子通路， 高的局部 电导率， 从而提高硫的利用率和电池的倍率性能。 因此， 开 发一种新 颖且简单的策略来 获得 可提供超高的电荷转移性能并可实现有效抑制多硫化物扩散的宿主材料是一个巨大重要 意义。 发明内容 [0006]本发明的目的是提供一种CNTs/OMC有序微孔碳纳米球的制备方法及其在锂硫电 池中的应用方法， 利用自模板法制备互联碳纳米管嵌入并连接有序微孔碳纳米球， 可有效 地限制多硫化物的扩散， 具有高的局部导电性和整体导电性骨架， 有助于改善硫的利用率 和电池的倍率性能， 从而获得更高的容量， 更好循环稳定性的锂硫电池。 解决了有序微孔难 以获得且制造成本高， 以及 在锂硫电池中应用受限的问题。 [0007]为实现上述目的， 本发明提供了CNTs/OMC有序微孔碳纳米球的制备方法， 包括以 下步骤： S1、 利用模板法合CNTs/PA A‑Zn复合纳米 球；  将20‑30mg氧化锌、 100 ‑150mg聚丙烯酸、 3 ‑5mg碳纳米管浆料和100 ‑150 mL去离 子水依次加入到500mL圆底烧瓶中， 在超声条件制备分散有碳纳米管的聚丙烯酸 ‑锌水溶 液， 搅拌混合均匀后缓慢 滴加200‑300mL异丙醇， 由于聚丙烯 酸‑锌不溶解于异丙醇， 所以会 析出， 在析出的过程中， 由于溶液中含有分散的碳纳米管， 所以最终以CNTs/PAA ‑Zn复合材说　明　书 1/3 页 3 CN 115513468 A 3