C4N量子点材料及其制备方法、锂硫电池隔膜

技术领域

本发明涉及量子点材料技术领域，特别是涉及一种C

背景技术

锂离子电池作为目前最常用的储能器件，在最近几十年被广泛的应用和研究，但受到电极材料的限制，其能量密度很难再继续提高。因此，为了满足智能手机、电动汽车等用电设备的需求，开发新型电极材料、发展新型储能系统具有重要的意义。基于此，锂硫电池应运而生。

锂硫电池不同于传统的锂离子电池，其是使用单质硫和金属锂分别作为电池的正负极，具有高达1675mAh/g的理论容量和2600Wh/kg的能量密度。并且，单质硫成本低廉、对环境污染小，是符合可持续发展战略的电极材料。

但是，传统的锂硫电池锂硫电池由于活性材料导电性差、多硫化物中间产物导致的穿梭效应、充放电过程中活性材料巨大的体积变化等问题限制了其实际应用，同时也难以达到理论上的电池循环性能和电池倍率性能。隔膜在电池中起到隔离电池正负极，防止短路的作用。有研究通过对锂硫电池的隔膜进行涂覆改性处理，以期能够起到抑制锂硫电池中多硫化物穿梭，提升硫的利用率的作用。但是传统的锂硫电池隔膜采用的涂覆材料一般为非极性的碳材料或强极性的无机金属化合物。其中，碳材料自身极性低，与多硫化物的化学作用较弱，仅能起到物理阻隔的作用。而无机金属氧化物材料比表面积较低，暴露的活性位点数量少，吸附能力有限。因此，传统的锂硫电池隔膜难以有效提升锂硫电池的电池循环性能和电池倍率性能。

发明内容

基于此，本发明提供一种能够有效吸附多硫化物，抑制其穿梭，进而有效提升锂硫电池的电池循环性能和电池倍率性能的C

本发明的第一方面，提供一种C

在其中一个实施例中，所述2,3,6,7,10,11-六氨基三苯与环己六酮的摩尔比为(0.8～1.2):1。

在其中一个实施例中，所述的C

本发明的第二方面，提供所述的C

将所述2,3,6,7,10,11-六氨基三苯和环己六酮溶解于第一溶剂，制备第一反应液；混合所述第一反应液和酸，所得混合物进行除氧处理，然后进行聚合反应，制备所述C

将所述C

在其中一个实施例中，所述第一溶剂选自氮-甲基吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮和1,4-二氧六环中的至少一种；及/或

所述酸选自浓硫酸和醋酸中的至少一种。

在其中一个实施例中，聚合反应的条件包括：于170℃～180℃反应5h～10h。

本发明的第三方面，提供一种锂硫电池隔膜，包括载体膜以及负载在所述载体膜上的复合物；所述复合物通过所述的C

在其中一个实施例中，所述复合物中，所述的C

所述载体膜为聚丙烯膜或纤维素膜。

本发明的第四方面，所述的锂硫电池隔膜的制备方法，混合所述的C

以所述载体膜作为滤膜对超声处理所得产物进行抽滤，干燥，制备所述锂硫电池隔膜。

本发明的第五方面，提供一种锂硫电池，其包括正极、负极，以及设置于所述正极和负极之间的隔膜；所述隔膜为如上所述的锂硫电池隔膜。

上述C

附图说明

图1为C

图2为块状C

图3为块状C

图4为C

图5为C

图6为C

图7为C

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的C

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本文所使用的术语“和/或”、“或/和”、“及/或”的可选范围包括两个或两个以上相关所列项目中任一个项目，也包括相关所列项目的任意的和所有的组合，所述任意的和所有的组合包括任意的两个相关所列项目、任意的更多个相关所列项目、或者全部相关所列项目的组合。

本文中，“一种或多种”指所列项目的任一种、任两种或任两种以上。

本发明中，“第一方面”、“第二方面”、“第三方面”、“第四方面”等仅用于描述目的，不能理解为指示或暗示相对重要性或数量，也不能理解为隐含指明所指示的技术特征的重要性或数量。而且“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅起到非穷举式的列举描述目的，应当理解并不构成对数量的封闭式限定。

本发明中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。

本发明中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。

本发明中涉及的百分比含量，如无特别说明，对于固液混合和固相-固相混合均指质量百分比，对于液相-液相混合指体积百分比。

本发明中涉及的百分比浓度，如无特别说明，均指终浓度。所述终浓度，指添加成分在添加该成分后的体系中的占比。

本发明中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内进行处理。所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。

本发明中的“C

本发明中的“多硫化物”是指锂硫电池中硫与锂离子反应生成硫化锂(Li

如无特别说明，本发明中的“超声”、“超声处理”的功率均为180w，频率均为37kHz。

本发明提供一种C

可以理解地，C

在其中一些示例中，2,3,6,7,10,11-六氨基三苯与环己六酮的摩尔比为(0.8～1.2):1。具体地，2,3,6,7,10,11-六氨基三苯与环己六酮的摩尔比包括但不限于：0.8:1、0.9:1、1:1、1.1:1、1.2:1。

在其中一些示例中，C

本发明还提供上述C

S1：将2,3,6,7,10,11-六氨基三苯和环己六酮溶解于第一溶剂，制备第一反应液；混合第一反应液和酸，所得混合物进行除氧处理，然后进行聚合反应，制备C

S2：将C

进一步地，步骤S1中：

在其中一些示例中，第一溶剂选自氮-甲基吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮和1,4-二氧六环中的至少一种。进一步地，第一溶剂在加入前先通入氮气10min～20min，以对第一溶剂进行除氧。

在其中一些示例中，溶解于第一溶剂中的溶解是指对2,3,6,7,10,11-六氨基三苯、环己六酮和第一溶剂的混合物进行超声处理5min～15min，使2,3,6,7,10,11-六氨基三苯和环己六酮溶于第一溶剂。

在其中一些示例中，酸选自浓硫酸和醋酸中的至少一种。采用特定的酸作为催化剂，有利于催化聚合反应的进行。

在其中一些示例中，除氧处理通过循环冷冻除氧的方式进行。

在其中一些示例中，聚合反应的条件包括：于170℃～180℃反应5h～10h。具体地，聚合反应的温度包括但不限于：170℃、171℃、172℃、173℃、174℃、175℃、176℃、177℃、178℃、179℃、180℃。聚合反应的时间包括但不限于：5h、6h、7h、8h、9h、10h。可以理解地，聚合反应在无氧环境下进行，可通过如抽真空的方式实现氧的去除。

在其中一些示例中，聚合反应结束后，还包括纯化步骤：收集聚合反应生成的固体，分别用水和甲醇进行索氏提取。进一步地，索氏提取的时间为10h～15h。具体地，索氏提取的时间包括但不限于：10h、11h、12h、13h、14h、15h。

进一步地，步骤S2中：

在其中一些示例中，水热处理的温度包括但不限于：180℃、190℃、200℃、210℃、220℃。

在其中一些示例中，水热处理的时间包括但不限于：10h、11h、12h、13h、14h、15h。

在其中一些示例中，煅烧的条件包括：温度为350℃～450℃，时间为1h～3h。在一定条件下进行煅烧，能够有效除去边缘官能团和分子孔道内小分子。具体地，煅烧的温度包括但不限于：350℃、360℃、370℃、380℃、390℃、400℃、410℃、420℃、430℃、440℃、450℃。煅烧的时间包括但不限于：1h、2h、3h。

在其中一些示例中，酸液为浓硫酸和浓硝酸的混合物。进一步地，酸液为体积比为1:(0.8～1.2)的浓硫酸和浓硝酸的混合物。通过加入特定的酸液能够有效破坏材料内部的作用力，切割块状材料，形成量子点。

在其中一些示例中，第一次超声的时间为2h～6h。具体地，第一次超声的时间包括但不限于：2h、3h、4h、5h、6h。

在其中一些示例中，第二次超声的时间为15h～20h。具体地，第二次超声的时间包括但不限于：15h、16h、17h、18h、19h、20h。

在其中一些示例中，滤过是指采用孔径0.1微米～0.3微米的滤膜进行过滤。具体地，滤膜的孔径包括但不限于：0.1微米、0.2微米、0.3微米。

本发明还提供一种锂硫电池隔膜，包括载体膜以及负载在载体膜上的复合物；复合物通过上述C

在其中一些示例中，复合物中C

在其中一些示例中，载体膜为聚丙烯膜或纤维素膜。

本发明还提供所述的锂硫电池隔膜的制备方法，混合C

以载体膜作为滤膜对超声处理所得产物进行抽滤，干燥，制备所述锂硫电池隔膜。

在其中一些示例中，超声处理的时间为0.5h～1.5h。具体地，超声处理的时间包括但不限于：0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h。

在其中一些示例中，干燥的条件包括：温度为55℃～65℃，时间为20h～30h。具体地，干燥的温度包括但不限于：55℃、56℃、57℃、58℃、59℃、60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃。干燥的时间包括但不限于：20h、21h、22h、23h、24h、25h、26h、27h、28h、29h、30h。

在其中一些示例中，锂硫电池隔膜上C

本发明还提供一种锂硫电池，其包括正极、负极，以及设置于正极和负极之间的隔膜；隔膜为上述的锂硫电池隔膜。

以下为具体的实施例。

实施例1块状C

块状C

实施例2C

将实施例1得到的块状C

实施例3C

将8.8mg碳纳米管加入实施例2制备的C

实施例4多功能锂硫电池隔膜的表征及性能测试。

(1)图2为块状C

(2)配制测试溶液：将Li

(3)C

(4)C

(5)C

(6)C

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，便于具体和详细地理解本发明的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。应当理解，本领域技术人员在本发明提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验得到的技术方案，均在本发明所附权利要求的保护范围内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。