一种锂硫电池用复合正极材料的制备方法
阅读：211发布：2024-01-01
专利汇可以提供一种锂硫电池用复合正极材料的制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种锂硫 电池 复合 正极材料 的制备方法，包括以下步骤：（1）活化+掺氮同步对炭气凝胶进行修饰，得到修饰的炭气凝胶材料；（2）将修饰的炭气凝胶缓慢加入到有机硫溶液中，室温超声，在萃取釜中，以超临界的 流体 为萃取剂进行萃取，减压分离， 乙醇 洗脱剂淋洗，干燥得到修饰的炭气凝胶-硫复合正极材料。本发明制备的材料硫含量高，硫颗粒小，粒度可控均匀，同时兼备了更高的 导电性 、 比表面积 和孔隙率。制备工艺中使用的 有机 溶剂 回收简单，萃取剂经压缩可循环使用，萃取效率高，操作简单，无污染。，下面是一种锂硫电池用复合正极材料的制备方法专利的具体信息内容。
1.一种锂硫电池复合正极材料的制备方法，其特征在于依次为以下步骤：
（1）炭气凝胶的修饰：按固体碱、氮源物质和炭气凝胶质量比为1：（1～5）：（1～5）的比例，取固体碱和氮源物质同时加入炭气凝胶中，混合均匀，置于马弗炉中氩气或者氮气惰性气氛保护下加热至700～900℃，保温1～5小时；将所得的固体产物用稀酸溶液冲洗，然后用蒸馏水或乙醇洗涤至中性，80～150℃干燥，得到活化+掺氮同步工艺修饰的炭气凝胶材料；
（2）修饰的炭气凝胶-硫复合正极材料的制备：室温条件下，将单质硫溶解在有机溶剂中形成质量浓度为1～40%的含硫有机溶液，缓慢加入步骤（1）制得的炭气凝胶，炭气凝胶与硫的质量比为1：1～1：9，室温超声振荡0.5～2小时；然后将溶液放入萃取釜中，以超临界流体为萃取剂进行萃取，减压分离，乙醇洗脱剂淋洗，60～110℃下真空干燥，得到修饰的炭气凝胶-硫复合正极材料；所述的有机溶剂为对单质硫溶解性好的溶剂，硫在有机溶剂中溶解度不小于10g/L；所述的超临界流体萃取剂为对单质硫不溶或者微溶的有机溶剂，硫在该超临界流体萃取剂中溶解度不大于5g。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的氮源物质为：三聚氰胺、尿素、正丙胺、正丁胺、三乙胺、乙胺、肼、二甲胺、甲乙胺、二乙胺、苯胺、N-甲基-N-乙基苯、N，N-二乙基苯胺、乙二胺、吡啶、吡咯、乙二铵、溴化四乙铵、氢氧化三甲基乙基铵中的一种或者几种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的氮源物质为：三聚氰胺、乙二胺、尿素、吡啶、苯胺、溴化四乙铵中的一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的固体碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的一种或者几种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的稀酸溶液为稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的溶解单质硫的有机溶剂为二硫化碳、四氯化碳、邻二甲苯、苯、甲苯、对二甲苯中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的超临界流体萃取剂为异丙醇、环己烷、乙烷、乙烯、丙烷，丙烯中的一种或几种。
8.根据权利要求1～7所述之一的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的超临界流体萃取温度为20～300℃，压力为25～30MPa，时间为20～60分钟，超临界流体的流量为
500～1000毫升/分钟。
9.根据权利要求1～7所述之一的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述减压分离的分离压力为3～7MPa，分离的温度为40～60℃。
一种锂硫电池用复合正极材料的制备方法
技术领域
背景技术
[0002] 随着便携式电子产品普及，储能技术和电动汽车的迅猛发展，对锂离子电池能量密度和功率密度的要求越来越高。有预测称，未来4G移动通讯要求电池的能量密度达到500Wh/Kg以上。锂硫电池具有高比容量（1675 mAh/g）和高能量密度（2600 Wh/kg），正极材料单质硫资源丰富、价格低廉、环境友好。所以锂硫电池是极具发展潜力和应用前景的高能量密度二次电池。但是存在着正极活性物质单质硫导电性差，放电过程的中间产物多硫化物易溶解于电解液，在电解液中发生“穿梭效应”，造成活性物质的不可逆损失和容量衰减。
同时最终放电产物Li2S的不溶解性和电绝缘性使得正极和负极钝化。目前硫正极材料主要通过将单质硫吸附到具有良好导电性，高比表面积和高孔隙率的炭素材料上，形成硫炭复合材料。
同时最终放电产物Li2S的不溶解性和电绝缘性使得正极和负极钝化。目前硫正极材料主要通过将单质硫吸附到具有良好导电性，高比表面积和高孔隙率的炭素材料上，形成硫炭复合材料。
[0003] 目前在锂硫电池文献中报道的炭素材料活性炭、乙炔黑、碳纳米管均不能同时兼备良好的导电性、高比表面积和高孔隙率等优异的特性。活性炭比表面积大但导电性能差；乙炔黑导电性能好但是比表面积小；碳纳米管比表面积和导电性均一般，而且价格贵。而炭气凝胶材料是一种具有良好的导电性和高比表面积的材料，并且通过对其改性炭气凝胶材料的性能还能得到进一步的提高，急需开发一种制备方法对炭气凝胶改性修饰使炭气凝胶同时兼备更高的导电性、比表面积和孔隙率。
[0004] 中国专利CN102874791A公开了一种炭气凝胶材料的制备方法。将氢氧化钾对通过溶胶-凝胶法制备的炭气凝胶材料进行单一活化的作用，提高了其比表面积和孔容，但是活化后孔容增加，孔隙增大，碳结构破坏，导电性能削弱，碳材料的传输阻抗增大。
[0006] M. Rao等（Journal of Power Sources，2012.Vol205：474-478）报道了将Na2Sx溶液与甲酸溶液通过化学反应产生的硫与碳材料在液相中制备硫碳复合材料。采用此种液相2 +
制备方法得到的硫颗粒小，复合材料均匀分散且载硫量高，但是合成过程中发生反应Sx + +
2H→ (x -1)S + H2S，会有H2S有毒气体放出，污染环境。
制备方法得到的硫颗粒小，复合材料均匀分散且载硫量高，但是合成过程中发生反应Sx + +
2H→ (x -1)S + H2S，会有H2S有毒气体放出，污染环境。
[0007] 中国专利CN102832379 A公开了一种锂硫电池正极材料的制备方法：将单质硫与有机溶剂混合均匀使得单质硫完全溶解，将炭材料加入硫-有机溶液中，搅拌均匀，通过自然挥发或者加热挥发的方法去除溶剂，得硫-碳复合材料。该制备方法简单，复合材料载硫量高，但是通过自然挥发或加热挥发去除溶剂时间长；挥发过程缓慢，硫会缓慢结晶，导致析出的硫颗粒大而且粒度不均匀。
[0008] 因此，亟需开发一种修饰炭气凝胶材料的方法，使炭气凝胶材料表面积和孔容增大的同时，兼备更好的导电性能。同时需开发一种碳硫分布均匀，载硫量高且可控，硫颗粒粒度小，无污染，操作简单的用碳硫复合材料的制备方法，以改善其电化学性能。
发明内容
[0009] 本发明目的在于提供一种锂硫电池正极用的炭气凝胶-硫复合材料的制备方法，该方法制备的炭气凝胶-硫复合材料，兼备更高的导电性、比表面积和孔隙率。材料中硫含量高，硫颗粒小，粒度可控均匀。制备工艺中使用的有机溶剂回收简单，萃取剂经压缩可循环使用，萃取效率高，操作简单，无污染。
[0010] 本发明的目的通过以下技术方案实现：一种锂硫电池复合正极材料的制备方法依次包括以下步骤：（1）炭气凝胶的修饰：按固体碱、氮源物质和炭气凝胶的质量比为1：（1～5）：（1～5）的比例，取固体碱和氮源物质同时加入炭气凝胶中，混合均匀，置于马弗炉中氩气或者氮气惰性气氛保护下加热至700～900℃，保温1～5小时；将所得的固体产物用稀酸溶液冲洗，然后用蒸馏水或乙醇洗涤至中性，80～150℃干燥，得到活化+掺氮同步工艺修饰的炭气凝胶材料；（2）修饰的炭气凝胶-硫复合正极材料的制备：室温条件下，将单质硫溶解在有机溶剂中形成质量浓度为1～40%的含硫有机溶液，缓慢加入步骤（1）制得的炭气凝胶，炭气凝胶与硫的质量比为1：1～1：9，室温超声振荡0.5～2小时；然后将溶液放入萃取釜中，以超临界流体为萃取剂进行萃取，减压分离，乙醇洗脱剂淋洗，60～
110℃下真空干燥，得到修饰的炭气凝胶-硫复合正极材料；所述有机溶剂为对单质硫溶解性好的溶剂，硫在有机溶剂中溶解度不小于10g/L；所述的超临界流体萃取剂为对单质硫不溶或者微溶的溶剂，硫在有机溶剂中溶解度不大于5g。
110℃下真空干燥，得到修饰的炭气凝胶-硫复合正极材料；所述有机溶剂为对单质硫溶解性好的溶剂，硫在有机溶剂中溶解度不小于10g/L；所述的超临界流体萃取剂为对单质硫不溶或者微溶的溶剂，硫在有机溶剂中溶解度不大于5g。
[0011] 本发明的制备方法中，所述的氮源物质为：三聚氰胺、尿素、正丙胺、正丁胺、三乙胺、乙胺、肼、二甲胺、甲乙胺、二乙胺、苯胺、N-甲基-N-乙基苯、N，N-二乙基苯胺、乙二胺、吡啶、吡咯、乙二铵、溴化四乙铵、氢氧化三甲基乙基铵中的一种或者几种。其中，最优选为三聚氰胺、乙二胺、尿素、吡啶、苯胺、溴化四乙铵中的一种或几种。
[0013] 作为优选，本发明步骤（2）中所述有机溶剂为硫化碳、四氯化碳、邻二甲苯、苯、甲苯、对二甲苯中的一种或几种。
[0014] 作为优选，本发明步骤（2）中所述的超临界流体萃取剂最好为异丙醇、环己烷、乙烷、乙烯、丙烷，丙烯中的一种或几种。
[0016] 本发明的制备方法中，步骤（2）中所述的超临界流体萃取温度为20～250℃，压力为25～30MPa，时间为20～60分钟，超临界流体的流量为500～1000毫升/分钟；分离压力为3～7MPa，温度40～60℃。
[0017] 本发明采用碱活化+氮掺杂同步进行的工艺，解决了单一的活化和单一的掺氮作用带来的问题。碱活化+氮掺杂同步进行的制备方法过程中碱活化会活化炭气凝胶的界面，更有利于氮的有效掺入，提高导电性；同时氮掺杂的过程，炭材料表面的官能团发生改变，更有利于碱活化过程中的扩孔扩容和界面活化，获得更高的比表面积和孔容。单一活化和掺氮过程都是在高温下进行，将活化+掺氮同步处理修饰炭气凝胶的制备方法不仅能缩短工时，节约能源和成本，更能获得同时兼备高掺氮量，高导电性、高比表面积、高孔隙率的炭气凝胶材料，该材料具有纳米炭颗粒连接而成的以中孔为主的，在纳米尺度孔径可控和剪裁的连续三维导电网络结构。经测定，用本发明的方法所制备的修饰的炭气凝胶比2 3
表面积达1500～2000m/g，孔容为0.48～0.67cm/g，掺氮量达8.5%～15.8at%，密度达-3
0.12~1.05 g﹒cm ，平均孔径为3～20 nm。
表面积达1500～2000m/g，孔容为0.48～0.67cm/g，掺氮量达8.5%～15.8at%，密度达-3
0.12~1.05 g﹒cm ，平均孔径为3～20 nm。
[0018] 本发明采用硫在有机溶剂中液相渗入以及以超临界流体萃取的方法制备修饰的炭气凝胶-硫复合材料，复合材料硫碳分布均匀，硫含量高达50～90%，硫颗粒小，粒度可控均匀。超临界流体萃取剂的扩散快，萃取时间短；并超临界流体扩散到液体溶剂后，溶液稀释膨胀，降低原有机溶剂对单质硫的溶解能力，迅速产生过饱和度并结晶出单质硫小粒子，粒子流动性好，粒度均匀可控；部分硫会在炭气凝胶孔道内或表面结晶，炭气凝胶的固定硫效果好；液态有机溶剂回收简单，萃取剂经压缩可循环使用，萃取效率高，无污染。本发明的方法操作简单，易于在工业上实施和大批量生产。
[0019] 采用本发明制备的复合正极材料与锂负极组装成扣式电池，室温下在0.2C（335mA/g）恒流放电时，首次放电比容量达到1328mAh/g，循环50次后容量保持在550mAh/g以上。活化+掺氮同步处理工艺修饰的炭气凝胶材料与硫复合提高了电池的放电比容量，改善了电池的循环性能。附图说明
[0020] 图1是按实施例1得到的活化+掺氮同步处理工艺修饰的炭气凝胶材料的SEM图；
[0021] 图2是按实施例1得到的复合正极材料的SEM图；
[0022] 图3是按实施例1得到的复合正极材料的热重曲线图；
[0023] 图4是按实施例1得到的锂硫电池50次放电容量曲线图；
[0024] 图5是按实施例1得到的锂硫电池复合正极材料在锂硫电池中首次充放电曲线。
具体实施方式
[0025] 下面结合实施例，对本发明做进一步详细说明，但不应理解为对本发明保护范围的限制。
[0026] 实施例1：
[0027] 取氢氧化钾4g和三聚氰胺2g同时加入到1g炭气凝胶中，混合均匀，倒入镍坩埚中，置于马弗炉中氩气或氮气惰性氛围下加热到800℃，保温2小时。将所得的固体用稀硫酸溶液冲洗，然后用蒸馏水或乙醇洗至中性，120℃干燥，得到活化+掺氮同步工艺修饰的2 2
炭气凝胶材料。经修饰的炭气凝胶的比表面积由未经修饰的620 m/g 增加到1958m/g，孔
3 3
容由0.34 cm/g增加到0.67cm/g，掺氮量达15.8at%。
炭气凝胶材料。经修饰的炭气凝胶的比表面积由未经修饰的620 m/g 增加到1958m/g，孔
3 3
容由0.34 cm/g增加到0.67cm/g，掺氮量达15.8at%。
[0028] 在室温条件下，将2g单质硫溶解在40g二硫化碳有机溶剂中形成硫含量5%有机硫溶液，缓慢加入0.37g的修饰的炭气凝胶材料，室温超声振荡1小时。然后将溶液放入萃取釜中，以超临界的乙烷流体为萃取剂进行萃取，萃取温度为40℃，压力为30MPa，时间为40分钟，超临界流体的流量为1000毫升/分钟，减压分离，分离压力为7MPa，分离温度为
50℃，然后用乙醇洗脱剂淋洗。60℃真空干燥，得到含硫量79.2%修饰的炭气凝胶-硫正极复合材料，其SEM图如附图1所示。
50℃，然后用乙醇洗脱剂淋洗。60℃真空干燥，得到含硫量79.2%修饰的炭气凝胶-硫正极复合材料，其SEM图如附图1所示。
[0029] 将制备得到的炭气凝胶-硫正极复合材料按如下方式制备电极片和扣式电池，并进行化学性能测试：将实施例1所制得的活化+掺氮同步处理修饰的炭气凝胶复合材料、粘结剂、导电炭黑按质量比7：1：2均匀混合，滴加溶剂NMP，研磨成均匀浆料后涂覆在铝箔集流体上，60℃真空干燥12小时，得到复合正极材料，其SEM图如附图2所示。该材料的热重曲线图如附图3所示。
[0030] 将复合正极材料冲压成直径为10mm的电极片。以金属锂片为负极，在充满氩气的手套箱中组装成CR2025扣式电池，在25℃以0.2C进行恒流充放电测试，首次放电比容量为1328mAh/g，首次充放电曲线如附图5所示，该电池50次放电容量曲线如附图4所示。
[0031] 实施例2：
[0032] 在室温条件下，将2g单质硫溶解在10g甲苯有机溶剂中形成硫含量20%有机硫溶液，缓慢加入1.2g的按照实施例1方法所得修饰的炭气凝胶材料，室温超声振荡1小时。然后将溶液放入萃取釜中，以超临界的丙烯流体为萃取剂进行抗溶体结晶萃取，萃取温度为150℃，压力为28MPa，时间为50分钟，超临界流体的流量为500毫升/分钟；减压分离，分离压力为4MPa，分离温度为45℃，然后用乙醇洗脱剂淋洗。60℃真空干燥，得到含硫量58.4%修饰的炭气凝胶-硫正极复合材料。
[0033] 实施例3：
[0034] 在室温条件下，将2g单质硫溶解在40g苯有机溶剂中形成硫含量5%有机硫溶液，缓慢加入0.23g按照实施例1方法所得的修饰的炭气凝胶材料，室温超声振荡。然后将溶液放入萃取釜中，以超临界的环己烷流体为萃取剂进行抗溶体结晶萃取，萃取温度为300℃，压力为30MPa，时间为55分钟，超临界流体的流量为900毫升/分钟；减压分离，分离压力为5MPa，分离温度为40℃，然后用乙醇洗脱剂淋洗。60℃真空干燥，得到含硫量88.9%修饰的炭气凝胶-硫正极复合材料。
[0035] 实施例4：
[0036] 取氢氧化钠2g和乙二胺2g同时加入1g炭气凝胶中，混合均匀，倒入镍坩埚中，置于马弗炉中氩气或氮气惰性氛围下加热到900℃，保温1小时。将所得的固体用稀硫酸溶液冲洗，然后用蒸馏水或乙醇洗至中性，150℃干燥，得到活化+掺氮同步修饰的炭气凝胶材2 2
料。900℃氢氧化钾活化后，炭气凝胶的比表面积由620 m/g 增加到1620m/g，孔容由0.34
3 3
cm/g增加到0.55cm/g，掺氮量达14.1at%。
料。900℃氢氧化钾活化后，炭气凝胶的比表面积由620 m/g 增加到1620m/g，孔容由0.34
3 3
cm/g增加到0.55cm/g，掺氮量达14.1at%。
[0037] 在室温条件下，将2g单质硫溶解在200g邻二甲苯有机溶剂中形成硫含量1%有机硫溶液，缓慢加入0.9g的修饰的炭气凝胶材料，室温超声振荡1小时。然后将溶液放入萃取釜中，以超临界的乙烯流体为萃取剂进行抗溶体结晶萃取，萃取温度为25℃，压力为30MPa，时间为40分钟，超临界流体的流量为800毫升/分钟；减压分离，分离压力为3MPa，分离温度为40℃，然后用乙醇洗脱剂淋洗。80℃真空干燥，得到含硫量48.9%修饰的炭气凝胶-硫正极复合材料。
[0038] 实施例5：
[0039] 取氢氧化锂2g和尿素4g同时加入1g炭气凝胶中，混合均匀，倒入镍坩埚中，置于马弗炉中氩气或氮气氛围下加热到800℃，保温3小时。将所得的固体用稀硫酸溶液冲洗，然后用蒸馏水或乙醇洗至中性，80℃干燥，得到活化+掺氮同步修饰的炭气凝胶材2
料。800℃氢氧化钾活化后，经修饰的炭气凝胶的比表面积由未经修饰的620 m/g 增加到
2 3 3
1577m/g，孔容由0.34 cm/g增加到0.52cm/g，掺氮量达10.8at%。
料。800℃氢氧化钾活化后，经修饰的炭气凝胶的比表面积由未经修饰的620 m/g 增加到
2 3 3
1577m/g，孔容由0.34 cm/g增加到0.52cm/g，掺氮量达10.8at%。
[0040] 在室温条件下，将2g单质硫溶解在20g四氯化碳有机溶剂中形成硫含量10%有机硫溶液，缓慢加入0.8g的修饰后的炭气凝胶材料，室温超声振荡1小时。然后将溶液放入萃取釜中，以超临界的丙烷流体为萃取剂进行抗溶体结晶萃取，萃取温度为120℃，压力为30MPa，时间为60分钟，超临界流体的流量为800毫升/分钟，减压分离，分离压力为5MPa，分离温度为60℃，然后用乙醇洗脱剂淋洗。90℃真空干燥，得到含硫量71.4%修饰的炭气凝胶-硫正极复合材料。
[0041] 将制备得到的炭气凝胶-硫正极复合材料按如下方式制备电极片和扣式电池，并进行化学性能测试：将实施例1所制得的活化+掺氮同步处理修饰的炭气凝胶复合材料、粘结剂、导电炭黑按质量比7：1：2均匀混合，滴加溶剂NMP，研磨成均匀浆料后涂覆在铝箔集流体上，60℃真空干燥12小时，得到复合正极材料。将复合正极材料冲压成直径为10mm的电极片。以金属锂片为负极，在充满氩气的手套箱中组装成CR2025扣式电池，在25℃以0.2C进行恒流充放电测试，首次放电比容量为1260mAh/g，该电池循环50次后比容量为510 mAh/g。
[0042] 实施例6：
[0043] 取氢氧化钾4g和吡啶4g同时加入1g炭气凝胶中，混合均匀，倒入镍坩埚中，置于马弗炉中氩气或者氮气惰性氛围下加热到800℃，保温1小时。将所得的固体用稀硫酸溶液冲洗，然后用蒸馏水或乙醇洗至中性，干燥，得到活化+掺氮同步修饰的炭气凝胶材2 2
料。800℃氢氧化钾活化后，炭气凝胶的比表面积由620 m/g 增加到1661m/g，孔容由0.34
3 3
cm/g增加到0.48cm/g，掺氮量达12.1at%。
料。800℃氢氧化钾活化后，炭气凝胶的比表面积由620 m/g 增加到1661m/g，孔容由0.34
3 3
cm/g增加到0.48cm/g，掺氮量达12.1at%。
[0044] 在室温条件下，将2g单质硫溶解在5g二硫化碳有机溶剂中形成硫含量40%有机硫溶液，缓慢加入0.7g的修饰的炭气凝胶材料，室温超声振荡1小时。然后将溶液放入萃取釜中，以超临界的异丙醇流体为萃取剂进行抗溶体结晶萃取，萃取温度为250℃，压力为27MPa，时间为60分钟，超临界流体的流量为800毫升/分钟；减压分离，分离压力为3MPa，分离温度为温度45℃，然后用乙醇洗脱剂淋洗。60℃真空干燥，得到含硫量69.1%修饰的炭气凝胶-硫正极复合材料。
[0045] 实施例7：
[0046] 取氢氧化钾3g和苯胺3g同时加入1g炭气凝胶中，混合均匀，倒入镍坩埚中，置于马弗炉中氩气或者氮气惰性氛围下加热到800℃，保温1小时。将所得的固体用稀硫酸溶液冲洗，然后用蒸馏水或乙醇洗至中性，100℃干燥，得到活化+掺氮同步修饰的炭气凝胶材2 2
料。800℃氢氧化钾活化后，炭气凝胶的比表面积由620 m/g 增加到1725m/g，孔容由0.34
3 3
cm/g增加到0.51cm/g，掺氮量达11.9at%。
料。800℃氢氧化钾活化后，炭气凝胶的比表面积由620 m/g 增加到1725m/g，孔容由0.34
3 3
cm/g增加到0.51cm/g，掺氮量达11.9at%。
[0047] 在室温条件下，将2g单质硫溶解在20g对二甲苯有机溶剂中形成硫含量10%有机硫溶液，缓慢加入0.37g的修饰的炭气凝胶材料，室温超声震荡1小时。然后将溶液放入萃取釜中，以超临界的乙烷流体为萃取剂进行抗溶体结晶萃取，萃取温度为30℃，压力为26MPa，时间为40分钟，超临界流体的流量为800毫升/分钟；减压分离，分离压力为5MPa，分离温度为温度40℃，然后用乙醇洗脱剂淋洗。80℃真空干燥，得到含硫量79.8%修饰的炭气凝胶-硫正极复合材料。
[0048] 将制备得到的炭气凝胶-硫正极复合材料按如下方式制备电极片和扣式电池，并进行化学性能测试：将实施例1所制得的活化+掺氮同步处理修饰的炭气凝胶复合材料、粘结剂、导电炭黑按质量比7：1：2均匀混合，滴加溶剂NMP，研磨成均匀浆料后涂覆在铝箔集流体上，60℃真空干燥12小时，得到复合正极材料。将复合正极材料冲压成直径为10mm的电极片。以金属锂片为负极，在充满氩气的手套箱中组装成CR2025扣式电池，在25℃以0.2C进行恒流充放电测试，首次放电比容量为1310mAh/g，该电池循环50次后比容量为530mAh/g。
[0049] 实施例8：
[0050] 取氢氧化钠3g和溴化四乙铵4g同时加入1g炭气凝胶中，混合均匀，倒入镍坩埚中，置于马弗炉中氩气或者氮气惰性氛围下加热到800℃，保温1小时。将所得的固体用稀硫酸溶液冲洗，然后用蒸馏水或乙醇洗至中性，130℃干燥，得到活化+掺氮同步修饰的炭2 2
气凝胶材料。800℃氢氧化钾活化后，炭气凝胶的比表面积由620 m/g 增加到1607m/g，孔
3 3
容由0.34 cm/g增加到0.61cm/g，掺氮量达12.4at%。
气凝胶材料。800℃氢氧化钾活化后，炭气凝胶的比表面积由620 m/g 增加到1607m/g，孔
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容由0.34 cm/g增加到0.61cm/g，掺氮量达12.4at%。
[0051] 在室温条件下，将2g单质硫溶解在40g邻二甲苯有机溶剂中形成硫含量5%有机硫溶液，缓慢加入0.7g的修饰的炭气凝胶材料，室温超声振荡1小时。然后将溶液放入萃取釜中，以超临界的乙烯流体为萃取剂进行抗溶体结晶萃取，萃取温度为35℃，压力为30MPa，时间为40分钟，超临界流体的流量为600毫升/分钟；减压分离，分离压力为7MPa，分离温度为温度40℃，然后用乙醇洗脱剂淋洗，。60℃真空干燥，得到含硫量68.4%修饰的炭气凝胶-硫正极复合材料。
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