氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料、制備方法和用途與流程
本發(fā)明屬于鋰硫電池領域，具體涉及一種氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料、制備方法和用途，特別涉及一種基于芳香腈聚合物/碳納米的電極材料、制備方法和用途。
背景技術：
由于全球能源的不斷消耗和環(huán)境的急劇惡化，開發(fā)具有高容量和高能量的電化學儲能系統(tǒng)已經(jīng)成為21世紀人類面臨的一個十分迫切而又嚴峻的問題。鋰離子電池由于其較高的能量密度和工作電壓，無記憶效應，循環(huán)壽命長和環(huán)境友好等特點而廣泛應用于實際生產(chǎn)生活中。但是目前商業(yè)化的鋰離子電池，其理論比容量小于300mah/g，實際能量密度小于200wh/kg，還遠不能滿足人們對電動汽車充一次電就能行駛500km的要求。
鋰硫電池不僅具有很高的理論比容量(1675mah/g)和很高的理論能量密度(2600wh/kg)，而且其所使用的活性物質-單質硫在地球上儲量十分豐富，成本低廉并且毒性小，因此有希望滿足上述的要求。
但其目前鋰硫電池還存在一些問題急需解決：(1)單質硫與放電產(chǎn)物硫化鋰導電性很差；(2)中間產(chǎn)物多硫離子易溶解于電解液而導致“穿梭效應”；(3)充放電過程中的體積膨脹導致正極材料的結構破壞。
由此可見，研發(fā)具有優(yōu)良結構和高導電性的正極材料勢在必行。目前人們對此已經(jīng)開展了大量的研究工作，比如碳/硫復合材料，導電聚合物/硫復合材料以及金屬氧化物/硫復合材料。
碳材料由于其成本低廉，質量輕且導電性好而被廣泛采用。常見的如多孔碳/硫復合材料，碳納米管/硫復合材料，碳納米纖維/硫復合材料，石墨烯/硫復合材料，氧化石墨/硫復合材料等。但是這些碳材料還需要進一步地修飾來賦予其更加豐富的功能性和更強的結構設計性，在此基礎上來進一步提高其在鋰硫電池中的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。
本領域需要開發(fā)一種能夠用于鋰硫電池的基于碳材料的電極材料，其在鋰硫電池中表現(xiàn)出很高的放電比容量，良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。
技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料、制備方法和用途，所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料在鋰硫電池中表現(xiàn)出很高的放電比容量，良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。
通過使用芳香腈類化合物為基本單元合成得到的芳香腈聚合物具有高氮元素含量和均勻的氮元素摻雜的優(yōu)異特性，同時使用碳納米材料作為基本骨架，使其具有了豐富的導電網(wǎng)絡，良好的機械性能，高比表面積和均勻分布的孔結構的特點，進一步的高溫熱解使其導電性大大提高，與單質硫復合后所得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料用作鋰硫電池陰極材料，表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。
本發(fā)明通過如下具體方案實現(xiàn)：
本發(fā)明目的之一在于提供一種氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料，所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料具有導電網(wǎng)絡結構，氮元素參與導電網(wǎng)絡骨架的形成，硫元素在導電網(wǎng)絡中均勻分布；
所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡結構由芳香腈類化合物與碳納米材料原位聚合 后，熱解得到。
本發(fā)明提供的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料中，氮元素參與導電網(wǎng)絡骨架的形成，使得所述導電網(wǎng)絡具有良好的導電性，因此均勻分布其中的電化學活性物質硫得以充分利用在制備陰極電極材料時，使得電極材料的電化學性能得以充分發(fā)揮。
本發(fā)明提供的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料中碳納米導電網(wǎng)絡能夠大大改善硫單質導電性差的問題，氮元素摻雜可以很好地束縛放電過程中產(chǎn)生的多硫離子，從而減緩充放電過程中的穿梭效應問題，導電網(wǎng)絡結構具有很高的比表面積，從而提供了更多的與活性物質硫的接觸位點，使得硫單質得以充分利用。
本發(fā)明所述的芳香腈類化合物為氰基取代的芳香基化合物。
優(yōu)選地，所述熱解溫度為400～1200℃，例如420℃、460℃、490℃、530℃、570℃、590℃、620℃、660℃、700℃、750℃、800℃、840℃、880℃、930℃、960℃、1020℃、1050℃、1080℃、1120℃、1180℃等，優(yōu)選為400～800℃。
優(yōu)選地，所述熱解時間為0.1～100h，例如0.3h、0.7h、1.5h、5h、14h、25h、38h、50h、57h、66h、74h、79h、83h、88h、93h、96h等，優(yōu)選1～72h，更優(yōu)選1-12h。
優(yōu)選地，所述芳香腈類化合物為氰基取代的芳香環(huán)化合物或氰基取代的雜芳香環(huán)化合物，優(yōu)選氰基苯基、氰基聯(lián)苯、氰基呋喃、氰基吡啶、氰基吡咯、氰基噻吩、氰基噻唑、氰基咪唑中的任意1種或至少2種的組合；所述氰基取代的個數(shù)為1個以上，優(yōu)選2～4個。
優(yōu)選地，所述氰基取代的芳環(huán)化合物為苯甲腈、對苯二甲腈、鄰苯二甲腈、 間苯二甲腈和1,3,5-三氰基苯中的任意1種或至少2種的組合。
優(yōu)選地，所述氰基取代的芳雜環(huán)化合物為2-氰基吡啶、3-氰基吡啶、4-氰基吡啶、2,4-二氰基吡啶和2,6-二氰基吡啶中的任意1種或至少2種的組合，進一步優(yōu)選為4-氰基吡啶。
本發(fā)明所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料采用芳香腈類化合物作為制備聚合物的單體物質，因為含有氰基，使得所述芳香腈類化合物容易發(fā)生聚合及重排反應；又因為含有芳香環(huán)或雜芳香環(huán)，使得發(fā)生聚合和重排后的產(chǎn)物是連續(xù)的大π體系結構，利于電子的傳輸。
優(yōu)選地，所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料中，氮含量為1～30wt％，例如3wt％、8wt％、12wt％、17wt％、21wt％、25wt％、28wt％等，優(yōu)選為2～20wt％。
優(yōu)選地，所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料中，硫含量為10～90wt％，例如13wt％、20wt％、28wt％、33wt％、36wt％、45wt％、50wt％、56wt％、75wt％、95wt％等。
優(yōu)選地，所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料的比表面積為10～3000m2/g，例如15m2/g、85m2/g、146m2/g、378m2/g、845m2/g、956m2/g、1087m2/g、1152m2/g、1288m2/g、1235m2/g、1320m2/g、1454m2/g、1488m2/g等，孔徑分布為0.1～100nm。
本發(fā)明所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料的比表面積以及孔徑分布采用77k下氮氣的等溫吸附脫附方法測定，通過bet方法計算其比表面積，通過dft方法計算其孔徑分布。
本發(fā)明的目的之二是提供一種如目的之一所述的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料的制備方法，所述方法包括如下步驟：
(1)將芳香腈類化合物、碳納米材料與熔融金屬鹽接觸，惰性氣氛中進行原位聚合反應，得到芳香腈聚合物/碳納米材料的復合結構；
(2)將步驟(1)得到的芳香腈聚合物/碳納米復合結構熱解后，洗滌，干燥得到氮摻雜碳納米復合材料；
(3)將步驟(2)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡與單質硫混合后，熱處理得到氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料。
優(yōu)選地，步驟(1)所述芳香腈類化合物選自氰基取代的芳環(huán)化合物或氰基取代的芳雜環(huán)化合物中的任意1種或至少2種的組合，優(yōu)選氰基苯、氰基聯(lián)苯、氰基呋喃、氰基吡啶、氰基吡咯、氰基噻吩、氰基噻唑、氰基咪唑中的任意1種或至少2種的組合；所述氰基取代的個數(shù)為1個以上，優(yōu)選2～4個。
優(yōu)選地，所述氰基取代的芳環(huán)化合物選自苯甲腈、對苯二甲腈、鄰苯二甲腈、間苯二甲腈和1,3,5-三氰基苯中的任意1種或至少2種的組合。
優(yōu)選地，所述氰基取代的芳雜環(huán)化合物選自2-氰基吡啶、3-氰基吡啶、4-氰基吡啶、2,4-二氰基吡啶和2,6-二氰基吡啶中的任意1種或至少2種的組合，進一步優(yōu)選為4-氰基吡啶。
優(yōu)選地，所述碳納米材料選自單壁碳納米管、多壁碳納米管、陣列碳納米管、碳納米纖維、二維碳納米片、石墨烯、三維石墨烯泡沫或活性炭中的任意1種或至少2種的組合，和/或所述碳納米材料的改性材料中的任意1種或至少2種的組合。
本發(fā)明所述熔融金屬鹽起到溶劑和催化劑的作用，只要能夠在融融狀態(tài)下保持穩(wěn)定不分解的熔融鹽均可用于本發(fā)明。
優(yōu)選地，所述熔融金屬鹽選自金屬氯化物，優(yōu)選為氯化銅，氯化亞銅，氯 化鋅，氯化鐵，氯化錫中的任意1種或至少2種的組合，優(yōu)選為氯化鋅。
優(yōu)選地，所述單質硫的添加量為碳納米材料的1:9～9:1，例如2:9、3:9、4:9、5:9、6:9、7:9、8:9等。
優(yōu)選地，步驟(1)所述芳香腈類化合物與熔融金屬鹽的質量比為0.1～10，例如0.5、3、4、5、6、7、8、9等，優(yōu)選為0.1～5。
優(yōu)選地，所述碳納米材料與芳香腈類化合物的質量比為0.1～5，例如0.3、1、2、3、4等，優(yōu)選為0.1～1。
本發(fā)明所述接觸的溫度為能夠保持熔融金屬鹽處于融融狀態(tài)的溫度，因此所述的接觸溫度應當選擇在所述金屬鹽的熔點至沸點之間。
優(yōu)選地，步驟(1)所述接觸的溫度為300～700℃，例如320℃、370℃、430℃、470℃、540℃、580℃、630℃、680℃等，優(yōu)選300～600℃。
優(yōu)選地，步驟(1)所述接觸的時間為0.1～100小時，例如2小時、8小時、18小時、32小時、56小時、70小時、80小時、95小時等，優(yōu)選為1～72小時，更優(yōu)選為1～24小時。
優(yōu)選地，步驟(1)所述惰性氣氛為氬氣、氮氣、氦氣或氖氣中的任意1種或至少2種的組合，優(yōu)選為氬氣和氮氣的組合。
經(jīng)過步驟(1)芳香腈類化合物聚合為聚合物。
優(yōu)選地，步驟(2)所述熱解溫度為400～1200℃，例如420℃、550℃、680℃、750℃、830℃、880℃、1050℃、1180℃等，優(yōu)選為400～800℃。
優(yōu)選地，步驟(2)所述熱解時間為0.1～100小時，例如2小時、8小時、18小時、32小時、56小時、70小時、80小時、95小時等，優(yōu)選為1～72小時，更優(yōu)選為1～12小時。
優(yōu)選地，步驟(3)所述單質硫選自升華硫、沉降硫或精制硫中的任意1種或至少2種的組合，優(yōu)選升華硫。
硫磺因加工方法不同，分為升華硫、沉降硫和精制硫三種：升華硫由硫黃經(jīng)過升華而成，精制硫為升華硫與氨水作用，除去雜質的產(chǎn)物，沉降硫為精制硫與煅燒石灰作用后，加鹽酸分解而成的產(chǎn)物。
優(yōu)選地，步驟(3)所述熱處理溫度為120～400℃，優(yōu)選為150～200℃；
優(yōu)選地，步驟(3)所述處理時間為1～40小時，優(yōu)選為10～25小時。
本發(fā)明目的之三是提供一種如目的之一所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料的用途，所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料用于金屬-硫電池陰極材料，優(yōu)選用于鎂硫電池、鈉硫電池和鋰硫電池中的任意1種或至少2種的組合，進一步優(yōu)選用于鋰硫電池。
本發(fā)明目的之四是提供一種鋰硫電池的陰極材料，所述鋰硫電池的陰極材料以目的之一所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料為電極材料。
優(yōu)選地，所述鋰硫電池的陰極材料由電極材料、導電極和粘結劑均勻混合并涂覆于鋁箔上得到。
優(yōu)選地，所述電極材料、導電劑和粘結劑的質量比為1～20:0.5～3:1，優(yōu)選8:1:1。
優(yōu)選地，所述導電劑選自乙炔黑、炭黑和石墨中的任意1種或至少2種的組合，優(yōu)選為乙炔黑。
優(yōu)選地，所述粘結劑選自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纖維素鈉或丁苯橡膠中的任意1種或至少2種的組合，優(yōu)選為聚偏氟乙烯。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
本發(fā)明使用芳香腈類化合物與碳納米材料原位聚合得到芳香腈聚合物/碳納米材料的復合結構，只有與單質硫混合，實現(xiàn)硫元素的復合，硫元素作為活性物質參與充放電反應的，貢獻容量，碳納米材料作為基本骨架提供了豐富的導電網(wǎng)絡和良好的機械韌性，芳香腈聚合物具有高氮含量摻雜和均勻氮元素分布的特點，同時具有高比表面積和均勻分布的孔結構；
本發(fā)明提供的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料在鋰硫電池中表現(xiàn)出很高的放電比容量，放電比容量可以達到900ma/g以上，并具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，其穩(wěn)定循環(huán)1000次。
附圖說明
圖1為實施例2步驟(1)得到的芳香腈聚合物/碳納米導電網(wǎng)絡的高分辨透射電鏡圖片；
圖2為實施例2步驟(1)得到的芳香腈聚合物/碳納米導電網(wǎng)絡的掃描電鏡圖片；
圖3為實施例2步驟(2)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡的氮氣吸脫附等溫線；
圖4為實施例2步驟(2)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡的孔徑分布曲線；
圖5為實施例2得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料用作鋰硫電池陰極材料的循環(huán)性能曲線；
圖6為實施例2得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料用作鋰硫電池陰極材料的倍率性能曲線。
具體實施方式
為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領域技術人員應該明了， 所述實施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應視為對本發(fā)明的具體限制。
實施例1
(1)將5g苯甲腈，2g石墨烯，5g氯化鋅混合均勻并轉移到石英管中，用氬氣將石英管填滿并密封后放入馬弗爐中，在400℃下反應3小時后，得到芳香腈聚合物/碳納米材料復合結構；
(2)將步驟(1)得到的芳香腈聚合物/碳納米材料復合結構繼續(xù)在馬弗爐中，升溫至500℃熱解3小時，待自然冷卻至室溫后，打開石英管并先后用10wt％的鹽酸、蒸餾水多次洗滌至中性，并放入烘箱中干燥得到氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡；
(3)將1g步驟(2)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡與9g升華硫混合均勻，放入密閉玻璃管中，升溫至155℃處理10小時得到氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料；
(4)自然冷卻至室溫后，將步驟(3)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料與乙炔黑，聚偏氟乙烯按照質量比8:1:1，以nmp(n-甲基吡咯烷酮)調漿并均勻混合涂覆于鋁箔上，得到鋰硫電池陰極材料。
性能測試：
測試方法為以金屬鋰作為對電極，以雙三氟甲基磺酰亞胺鋰為電解質，四乙二醇二甲醚為電解液，使用celgard2400為隔膜，選用cr2032型號電池殼組裝成扣式電池進行恒電流充放電測試；
所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡的氮含量為5％，電化學測試結果為循環(huán)1000次后，放電比容量保持在800mah/g以上。
實施例2
(1)將5g對苯甲腈，1g碳納米管，10g氯化鋅混合均勻并轉移到石英管中，用氬氣將石英管填滿并密封后放入馬弗爐中，在400℃下反應5小時后，得到芳香腈聚合物/碳納米復合結構；
(2)將步驟(1)得到的芳香腈聚合物/碳納米材料復合結構繼續(xù)在馬弗爐中，升溫至700℃熱解5小時，待自然冷卻至室溫后，打開石英管并先后用10wt％的鹽酸、蒸餾水多次洗滌至中性，并放入烘箱中干燥得到氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡；
(3)將1g步驟(2)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡與2g升華硫混合均勻，放入密閉玻璃管中，升溫至155℃處理20小時得到氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料；
(4)自然冷卻至室溫后，將步驟(3)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料與乙炔黑，聚偏氟乙烯按照質量比8:1:1，以nmp調漿并均勻混合涂覆于鋁箔上，得到鋰硫電池陰極材料。
圖1為實施例2步驟(1)得到的芳香腈聚合物/碳納米導電網(wǎng)絡的高分辨透射電鏡圖片；
圖2為實施例2步驟(1)得到的芳香腈聚合物/碳納米導電網(wǎng)絡的掃描電鏡圖片；
圖3為實施例2步驟(2)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡的氮氣吸脫附等溫線；
圖4為實施例2步驟(2)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡的孔徑分布曲線；
圖5為實施例2得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料用作鋰硫電池陰 極材料的循環(huán)性能曲線；
圖6為實施例2得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料用作鋰硫電池陰極材料的倍率性能曲線；
測試方法為以金屬鋰作為對電極，以雙三氟甲基磺酰亞胺鋰為電解質，四乙二醇二甲醚為電解液，使用celgard2400為隔膜，選用cr2032型號電池殼組裝成扣式電池進行恒電流充放電測試。
所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡的氮含量為10％，電化學測試結果為循環(huán)1000次后，放電比容量保持在900mah/g以上。
實施例3
(1)將5g鄰苯甲腈，5g碳納米管，15g氯化鋅混合均勻并轉移到石英管中，用氬氣將石英管填滿并密封后放入馬弗爐中，在500℃下反應10小時后，得到芳香腈聚合物/碳納米復合結構；
(2)將步驟(1)得到的芳香腈聚合物/碳納米材料復合結構繼續(xù)在馬弗爐中，升溫至800℃熱解5小時，待自然冷卻至室溫后，打開石英管并先后用10wt％的鹽酸、蒸餾水多次洗滌至中性，并放入烘箱中干燥得到氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡；
(3)將1g步驟(2)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡與3g升華硫混合均勻，放入密閉玻璃管中，升溫至155℃處理24小時得到氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料；
(4)自然冷卻至室溫后，將步驟(3)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料與乙炔黑，聚偏氟乙烯按照質量比8:1:1，以nmp調漿并均勻混合涂覆 于鋁箔上，得到鋰硫電池陰極材料。
測試方法為以金屬鋰作為對電極，以雙三氟甲基磺酰亞胺鋰為電解質，四乙二醇二甲醚為電解液，使用celgard2400為隔膜，選用cr2032型號電池殼組裝成扣式電池進行恒電流充放電測試。
所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡的氮含量為3％，電化學測試結果為循環(huán)1000次后，放電比容量保持在700mah/g以上。
實施例4
(1)將5g間苯二甲腈，0.5g碳納米線，50g氯化鋅混合均勻并轉移到石英管中，用氬氣將石英管填滿并密封后放入馬弗爐中，在300℃下反應1小時后，得到芳香腈聚合物/碳納米復合結構；
(2)將步驟(1)得到的芳香腈聚合物/碳納米材料復合結構繼續(xù)在馬弗爐中，升溫至400℃熱解1小時，待自然冷卻至室溫后，打開石英管并先后用10wt％的鹽酸、蒸餾水多次洗滌至中性，并放入烘箱中干燥得到氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡；
(3)將1g步驟(2)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡與7g升華硫混合均勻，放入密閉玻璃管中，升溫至150℃處理10小時得到氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料；
(4)自然冷卻至室溫后，將步驟(3)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料與乙炔黑，聚偏氟乙烯按照質量比8:1:1，以nmp調漿并均勻混合涂覆于鋁箔上，得到鋰硫電池陰極材料。
測試方法為以金屬鋰作為對電極，以雙三氟甲基磺酰亞胺鋰為電解質，四 乙二醇二甲醚為電解液，使用celgard2400為隔膜，選用cr2032型號電池殼組裝成扣式電池進行恒電流充放電測試。
所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡的氮含量為20％，電化學測試結果為循環(huán)1000次后，放電比容量保持在700mah/g以上。
實施例5
(1)將5g1,3,5-三氰基苯，25g碳納米片，0.5g氯化鋅混合均勻并轉移到石英管中，用氬氣將石英管填滿并密封后放入馬弗爐中，在600℃下反應24小時后，得到芳香腈聚合物/碳納米復合結構；
(2)將步驟(1)得到的芳香腈聚合物/碳納米材料復合結構繼續(xù)在馬弗爐中，升溫至700℃熱解12小時，待自然冷卻至室溫后，打開石英管并先后用10wt％的鹽酸、蒸餾水多次洗滌至中性，并放入烘箱中干燥得到氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡；
(3)將1g步驟(2)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡與5g升華硫混合均勻，放入密閉玻璃管中，升溫至200℃處理25小時得到氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料；
(4)自然冷卻至室溫后，將步驟(3)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料與乙炔黑，聚偏氟乙烯按照質量比8:1:1，以nmp調漿并均勻混合涂覆于鋁箔上，得到鋰硫電池陰極材料。
測試方法為以金屬鋰作為對電極，以雙三氟甲基磺酰亞胺鋰為電解質，四乙二醇二甲醚為電解液，使用celgard2400為隔膜，選用cr2032型號電池殼組裝成扣式電池進行恒電流充放電測試。
所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡的氮含量為20％，電化學測試結果為循環(huán)500次后，放電比容量保持在600mah/g以上。
實施例6
(1)將5g4-氰基吡啶，20g碳納米管，20g氯化鋅混合均勻并轉移到石英管中，用氬氣將石英管填滿并密封后放入馬弗爐中，在400℃下反應10小時后，得到芳香腈聚合物/碳納米復合結構；
(2)將步驟(1)得到的芳香腈聚合物/碳納米材料復合結構繼續(xù)在馬弗爐中，升溫至1200℃熱解1小時，待自然冷卻至室溫后，打開石英管并先后用10wt％的鹽酸、蒸餾水多次洗滌至中性，并放入烘箱中干燥得到氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡；
(3)將1g步驟(2)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡與4g升華硫混合均勻，放入密閉玻璃管中，升溫至180℃處理10小時得到氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料；
(4)自然冷卻至室溫后，將步驟(3)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料與乙炔黑，聚偏氟乙烯按照質量比8:1:1，以nmp調漿并均勻混合涂覆于鋁箔上，得到鋰硫電池陰極材料。
測試方法為以金屬鋰作為對電極，以雙三氟甲基磺酰亞胺鋰為電解質，四乙二醇二甲醚為電解液，使用celgard2400為隔膜，選用cr2032型號電池殼組裝成扣式電池進行恒電流充放電測試。
所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡的氮含量為20％，電化學測試結果為循環(huán)500次后，放電比容量保持在700mah/g以上。
實施例7
(1)將5g對苯二甲腈，2g陣列碳納米管，4g氯化鋅混合均勻并轉移到石英管中，用氬氣將石英管填滿并密封后放入馬弗爐中，在700℃下反應3小時后，得到芳香腈聚合物/碳納米復合結構；
(2)將步驟(1)得到的芳香腈聚合物/碳納米材料復合結構繼續(xù)在馬弗爐中，升溫至700℃熱解5小時，待自然冷卻至室溫后，打開石英管并先后用10wt％的鹽酸、蒸餾水多次洗滌至中性，并放入烘箱中干燥得到氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡；
(3)將1g步驟(2)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡與6g升華硫混合均勻，放入密閉玻璃管中，升溫至400℃處理1小時得到氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料；
(4)自然冷卻至室溫后，將步驟(3)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料與乙炔黑，聚偏氟乙烯按照質量比8:1:1，以nmp調漿并均勻混合涂覆于鋁箔上，得到該鋰硫電池陰極材料。
測試方法為以金屬鋰作為對電極，以雙三氟甲基磺酰亞胺鋰為電解質，四乙二醇二甲醚為電解液，使用celgard2400為隔膜，選用cr2032型號電池殼組裝成扣式電池進行恒電流充放電測試。
所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡的氮含量為15％，電化學測試結果為循環(huán)1000次后，放電比容量保持在700mah/g以上。
實施例8
(1)將5g1,3,5-三氰基苯，10g碳納米管，5g氯化鋅混合均勻并轉移到石英管中，用氬氣將石英管填滿并密封后放入馬弗爐中，在300℃下反應5小時后，得到芳香腈聚合物/碳納米復合結構；
(2)將步驟(1)得到的芳香腈聚合物/碳納米材料復合結構繼續(xù)在馬弗爐中，升溫至800℃熱解3小時，待自然冷卻至室溫后，打開石英管并先后用10wt％的鹽酸、蒸餾水多次洗滌至中性，并放入烘箱中干燥得到氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡；
(3)將1g步驟(2)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡與4g升華硫混合均勻，放入密閉玻璃管中，升溫至160℃處理10小時得到氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料；
(4)自然冷卻至室溫后，將步驟(3)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料與乙炔黑，聚偏氟乙烯按照質量比8:1:1，以nmp調漿并均勻混合涂覆于鋁箔上，得到該鋰硫電池陰極材料。
測試方法為以金屬鋰作為對電極，以雙三氟甲基磺酰亞胺鋰為電解質，四乙二醇二甲醚為電解液，使用celgard2400為隔膜，選用cr2032型號電池殼組裝成扣式電池進行恒電流充放電測試。
所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡的氮含量為6％，電化學測試結果為循環(huán)1000次后，放電比容量保持在750mah/g以上。
對比例1
(1)將5g對苯甲腈，10g氯化鋅混合均勻并轉移到石英管中，用氬氣將石英管填滿并密封后放入馬弗爐中，在400℃下反應5小時后，得到芳香腈聚合物；
(2)將步驟(1)得到的芳香腈聚合物與1g碳納米管通過球磨混合均勻后，繼續(xù)在馬弗爐中，升溫至700℃熱解5小時，待自然冷卻至室溫后，打開石英管并先后用10wt％的鹽酸、蒸餾水多次洗滌至中性，并放入烘箱中干燥得到非原位復合的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡；
(3)將1g步驟(2)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡與2g升華硫混合均勻，放入密閉玻璃管中，升溫至155℃處理20小時得到氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料；
(4)自然冷卻至室溫后，將步驟(3)得到的氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡/硫復合材料與乙炔黑，聚偏氟乙烯按照質量比8:1:1，以nmp調漿并均勻混合涂覆于鋁箔上，得到鋰硫電池陰極材料。
測試方法為以金屬鋰作為對電極，以雙三氟甲基磺酰亞胺鋰為電解質，四乙二醇二甲醚為電解液，使用celgard2400為隔膜，選用cr2032型號電池殼組裝成扣式電池進行恒電流充放電測試。
所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡的氮含量為10％，電化學測試結果為循環(huán)500次后，放電比容量僅能保持在500mah/g。
對比例2
(1)將5g對苯甲腈，10g氯化鋅混合均勻并轉移到石英管中，用氬氣將石英管填滿并密封后放入馬弗爐中，在400℃下反應5小時后，得到芳香腈聚合物；
(2)將步驟(1)得到的芳香腈聚合物繼續(xù)在馬弗爐中，升溫至700℃熱解5小時，待自然冷卻至室溫后，打開石英管并先后用10wt％的鹽酸、蒸餾水多次 洗滌至中性，并放入烘箱中干燥得到氮摻雜碳納米材料；
(3)將1g步驟(2)得到的氮摻雜碳納米材料與2g升華硫混合均勻，放入密閉玻璃管中，升溫至155℃處理20小時得到氮摻雜碳/硫復合材料；
(4)自然冷卻至室溫后，將步驟(3)得到的氮摻雜碳/硫復合材料與乙炔黑，聚偏氟乙烯按照質量比8:1:1，以nmp調漿并均勻混合涂覆于鋁箔上，得到鋰硫電池陰極材料。
測試方法為以金屬鋰作為對電極，以雙三氟甲基磺酰亞胺鋰為電解質，四乙二醇二甲醚為電解液，使用celgard2400為隔膜，選用cr2032型號電池殼組裝成扣式電池進行恒電流充放電測試。
所述氮摻雜碳納米導電網(wǎng)絡的氮含量為15％，電化學測試結果為循環(huán)500次后，放電比容量僅能保持在400mah/g。
申請人聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細工藝設備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內。
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