一种用于锂硫电池隔膜改性的二维多孔碳片的制备方法

摘要

一种用于锂硫电池隔膜改性的二维多孔碳片的制备方法，涉及锂硫电池。将氧化石墨烯和表面活性剂分散在溶剂中，得分散液；将所得的分散液调节pH，再加入正硅酸乙酯，将二氧化硅包覆在氧化石墨烯表面，反应后将产物离心，得二氧化硅包裹的氧化石墨烯；将得到的二氧化硅包裹的氧化石墨烯用溶剂洗涤，分散在溶剂中，加入甲醛、酚类、胺类和正硅酸乙酯反应，干燥，得粉体；将所得的粉体在惰性气氛下碳化处理，得碳化产物；将得到的碳化产物用HF溶液或氢氧化纳溶液刻蚀，离心，洗涤，干燥，得二维多孔碳片粉体；将所得的二维多孔碳片粉体与粘结剂超声分散在溶剂中，将所得分散液抽滤到隔膜上，烘干裁剪后得到用于锂硫电池隔膜改性的二维多孔碳片。

权利要求

1.一种锂硫电池隔膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将氧化石墨烯和表面活性剂分散在溶剂中，得分散液；

2)将步骤1)所得的分散液调节pH，再加入正硅酸乙酯，将二氧化硅包覆在氧化石墨烯表面，反应后将产物离心，得二氧化硅包裹的氧化石墨烯；

3)将步骤2)中得到的二氧化硅包裹的氧化石墨烯用溶剂洗涤，分散在溶剂中，加入甲醛、酚类、胺类和正硅酸乙酯反应，干燥，得粉体；所述反应的温度为30～50℃，反应的时间为5～24h；

所述酚类与二氧化硅包裹的氧化石墨烯的质量比为(10～80)︰1；所述胺类与二氧化硅包裹的氧化石墨烯的质量比为(10～80)︰1；所述正硅酸乙酯与二氧化硅包裹的氧化石墨烯的配比为(10～100)︰1，其中，正硅酸乙酯按体积计算，二氧化硅包裹的氧化石墨烯按质量计算；所述干燥的条件在真空条件下60℃干燥；

所述胺类选自三聚氰胺、乙胺、乙二胺、1，6-己二胺中的至少一种；

所述甲醛与二氧化硅包裹的氧化石墨烯(GO@SiO2)的配比为(10～60)︰1，其中，甲醛按体积计算，二氧化硅包裹的氧化石墨烯(GO@SiO2)按质量计算；

4)将步骤3)所得的粉体在惰性气氛下碳化处理，得碳化产物；

5)将步骤4)得到的碳化产物用HF溶液或氢氧化纳溶液刻蚀，离心，洗涤，干燥，得二维多孔碳片粉体；

6)将步骤5)所得的二维多孔碳片粉体与粘结剂超声分散在溶剂中，将所得分散液抽滤到隔膜上，烘干裁剪后得到锂硫电池隔膜。

2.如权利要求1所述一种锂硫电池隔膜的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮，所述溶剂采用乙醇和水的混合溶液，乙醇和水的体积比为(2～10)︰1。

3.如权利要求1所述一种锂硫电池隔膜的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述调节pH选用氨水或碱溶液，所述碱溶液选用氢氧化钠或氢氧化钾中的一种，所述pH为8～10。

4.如权利要求1所述一种锂硫电池隔膜的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述正硅酸乙酯与氧化石墨烯的配比为(10～60)︰1，其中正硅酸乙酯按体积计算，氧化石墨烯按质量计算；所述反应的温度为30℃，反应的时间为2～5h。

5.如权利要求1所述一种锂硫电池隔膜的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述溶剂采用去离子水或有机溶剂，所述有机溶剂选自乙醇、异丙醇、二氯甲烷、甲醇中的至少一种；

所述酚类选自苯酚、间苯二酚、对苯二酚、间苯三酚中的至少一种。

6.如权利要求1所述一种锂硫电池隔膜的制备方法，其特征在于在步骤4)中，所述惰性气氛采用氮气或氩气；所述碳化处理采用管式炉，升温速率为2～10℃min-1，所述碳化处理的温度为600～1000℃，自然降至室温。

7.如权利要求6所述一种锂硫电池隔膜的制备方法，其特征在于所述碳化处理在800℃下碳化处理1～4h。

8.如权利要求1所述一种锂硫电池隔膜的制备方法，其特征在于在步骤5)中，所述刻蚀，采用体积比为10％HF溶液或12M，80℃氢氧化纳溶液，刻蚀的时间为24h；所述干燥的条件是在真空下60℃干燥。

9.如权利要求1所述一种锂硫电池隔膜的制备方法，其特征在于在步骤6)中，所述粘结剂采用丙烯腈多元共聚物或聚偏氟乙烯；所述溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、异丙醇、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺中的一种。

说明书

一种用于锂硫电池隔膜改性的二维多孔碳片的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及锂硫电池，尤其是涉及一种用于锂硫电池隔膜改性的二维多孔碳片的制备方法。

背景技术

[0002] 在过去10年中，二维碳纳米片(也称二维碳片)因其独特的结构和电子特性，广泛地应用于能量存储与转化、药物输运、环境保护和催化等领域，尤其是由于其高比表面积和可调节孔道可以提供丰富的储能位点和良好的传质途径，已经成为电化学储能技术领域中(锂离子电池、锂硫电池、燃料电池、混合超级电容器和电催化等)热点的研究对象(Chem.Rev.2017,117,6225-6331.)。尽管二维碳纳米片被认为是用于电化学能量存储很有前景的电极材料，但是由于二维材料通常容易发生团聚，难以维持平整结构和高比面积特性，极大地限制了二维碳纳米片的应用研究发展。此外，为了进一步提升二维碳纳米片电化学性能，使用杂原子(如N、S和B等)对二维碳纳米片进行掺杂被广泛用于二维碳纳米片的储能应用领域。因此，制备不易团聚，且具有高比表面积和杂原子掺杂特性的二维多孔碳纳米片将能够有效地提升二维碳纳米片的应用潜力。锂硫电池(Li-S)是一种以金属锂为负极，单质硫为正极的锂二次电池，具有高理论能量密度(2600Wh kg-1)。使用的硫单质相对现有锂离子电池正极材料相比，具有储量丰富、价格低廉和环境友好等特点。尽管Li-S电池在能量密度和成本上具有巨大的理论优势，但仍然存在许多尚未解决的问题，严重地阻碍了Li-S电池的实际应用。例如，锂硫电池在放电过程中，正极反应的中间产物(多硫化物)会溶解于电解液，通过隔膜扩散至锂负极侧；而在充电过程中，这些多硫化合物又会从负极向正极迁移。这一“穿梭效应”是造成Li-S电池容量衰减的主要原因。此外，通过隔膜扩散到锂负极的多硫化物还会导致正极活性物质硫的损失、负极锂的腐蚀和自放电现象(Adv.Mater.2017,1606823.)。

[0003] 隔膜系统是锂硫电池中的核心组件之一，也是最有可能从商用角度提升锂硫电池应用性能的组件。目前锂硫电池中使用较多的隔膜是传统的烯烃聚合物类隔膜，主要为聚丙烯(PP)微孔膜、聚乙烯(PE)微孔膜和Celgard公司生产的多层复合隔膜(PP/PE两层复合或PP/PE/PP三层复合)。聚烯烃类隔膜的生产成本低、孔径尺寸可调，具有良好的电化学稳定性和机械强度，因而在商用电池中应用广泛。但是在锂硫电池体系中，传统隔膜无法有效的抑制活性物质多硫化锂的“穿梭效应”，迫切需要一种新型功能化隔膜来解决现有隔膜的不足。在商用隔膜表面构筑一层离子筛作为多硫化合物扩散的阻挡层，在传输Li+的同时有效地对可溶性多硫化物的物理阻挡和化学吸附进而起到抑制“穿梭效应”作用，是延长锂硫电池的循环寿命的一条有效途径。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于针对现有锂硫电池隔膜存在的问题，由简单的硬模板法出发合成高比表面、杂原子掺杂二维多孔碳片的方法，提供简易的对商业化电池隔膜进行改性修饰处理，并进一步通过使用这种改性的电池隔膜抑制锂硫电池中多硫化物的“穿梭效应”，提高正极材料的利用率，实现锂硫电池的高比容量和长循环寿命的一种用于锂硫电池隔膜改性的二维多孔碳片的制备方法。

[0005] 本发明包括以下步骤：

[0006] 1)将氧化石墨烯和表面活性剂分散在溶剂中，得分散液；

[0007] 在步骤1)中，所述表面活性剂可选自聚乙烯吡咯烷酮，所述溶剂可采用乙醇和水的混合溶液，乙醇和水的体积比可为(2～10)︰1。

[0008] 2)将步骤1)所得的分散液调节pH，再加入正硅酸乙酯，将二氧化硅包覆在氧化石墨烯表面，反应后将产物离心，得二氧化硅包裹的氧化石墨烯(GO@SiO2)；

[0009] 在步骤2)中，所述调节pH可选用氨水或碱溶液，所述碱溶液可选用氢氧化钠或氢氧化钾等中的一种，所述pH可为8～10；所述正硅酸乙酯与氧化石墨烯的配比可为(10～60)︰1，其中正硅酸乙酯按体积计算，氧化石墨烯按质量计算；所述反应的温度可为30℃，反应的时间可为2～5h。

[0010] 3)将步骤2)中得到的二氧化硅包裹的氧化石墨烯(GO@SiO2)用溶剂洗涤，分散在溶剂中，加入甲醛、酚类、胺类和正硅酸乙酯反应，干燥，得粉体；

[0011] 在步骤3)中，所述溶剂可采用去离子水或有机溶剂，所述有机溶剂可选自乙醇、异丙醇、二氯甲烷、甲醇等中的至少一种；所述酚类可选自苯酚、间苯二酚、对苯二酚、间苯三酚等中的至少一种，所述胺类可选自三聚氰胺、乙胺、乙二胺、1，6-己二胺等中的至少一种；所述反应的温度可为30～50℃，反应的时间可为5～24h；所述甲醛与二氧化硅包裹的氧化石墨烯(GO@SiO2)的配比可为(10～60)︰1，其中，甲醛按体积计算，二氧化硅包裹的氧化石墨烯(GO@SiO2)按质量计算；所述酚类与二氧化硅包裹的氧化石墨烯(GO@SiO2)的质量比可为(10～80)︰1；所述胺类与二氧化硅包裹的氧化石墨烯(GO@SiO2)的质量比可为(10～80)︰
1；所述正硅酸乙酯与二氧化硅包裹的氧化石墨烯(GO@SiO2)的配比可为(10～100)︰1，其中，正硅酸乙酯按体积计算，二氧化硅包裹的氧化石墨烯(GO@SiO2)按质量计算；所述干燥的条件可在真空条件下60℃干燥。

[0012] 4)将步骤3)所得的粉体在惰性气氛下碳化处理，得碳化产物；

[0013] 在步骤4)中，所述惰性气氛可采用氮气或氩气等；所述碳化处理可采用管式炉，升温速率可为2～10℃min-1，所述碳化处理的温度可为600～1000℃，优选800℃下碳化处理1～4h，自然降至室温。

[0014] 5)将步骤4)得到的碳化产物用HF溶液或氢氧化纳溶液刻蚀，离心，洗涤，干燥，得二维多孔碳片粉体；

[0015] 在步骤5)中，所述刻蚀，可采用体积比为10％HF溶液或12M，80℃氢氧化纳溶液，刻蚀的时间可为24h；所述干燥的条件可在真空下60℃干燥；所得二维多孔碳片能够高度单分散，可很容易的分散在绝大多数溶剂中，所述溶剂可为去离子水、甲醇、乙醇、异丙醇、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺等中的一种。

[0016] 6)将步骤5)所得的二维多孔碳片粉体与粘结剂超声分散在溶剂中，将所得分散液抽滤到隔膜上，烘干裁剪后得到用于锂硫电池隔膜改性的二维多孔碳片。

[0017] 在步骤6)中，所述粘结剂可采用丙烯腈多元共聚物(LA133)或聚偏氟乙烯(PVDF)。

[0018] 本发明的优点在于：

[0019] 1)原料来源广泛、成本低廉、合成方法简单，易于放大；

[0020] 2)所得的二维多孔碳片具有优异的分散性及二维结构，通过简单的抽滤即对商用隔膜进行改性；

[0021] 3)所得二维多孔碳片具有高比表面积、丰富的孔道结构和高氮原子掺杂等特点；

[0022] 4)改性隔膜上的二维多孔碳片呈现平整堆叠结构，能够对多硫化物能够进行有效的阻挡和吸附，进而提升活性物质比容量，延长电池循环寿命。

附图说明

[0023] 图1为实施例3制备的二维多孔碳片的合成示意图。

[0024] 图2为实施例3制备的二维多孔碳片的扫描电镜图。

[0025] 图3为实施例3制备的二维多孔碳片的透射电镜图。

[0026] 图4为实施例3制备的二维多孔碳片的原子力显微镜图。

[0027] 图5为实施例3制备的二维多孔碳片的原子力曲线图。

[0028] 图6为实施例3制备的二维多孔碳片的N2吸脱附曲线和孔径分布图。

[0029] 图7为实施例3制备的二维多孔碳片改性隔膜的实物图和截面图。

[0030] 图8为实施例3制备的二维多孔碳片改性的隔膜以及未经改性的商业隔膜所组装的锂硫电池0.2C循环对比图。

[0031] 图9为实施例3制备的二维多孔碳片改性的隔膜所组装的锂硫电池1C(1C＝1675mA g-1)充放电条件下的长循环性能图。

具体实施方式

[0032] 下面通过实施例结合附图对本发明作进一步说明，将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围，但不限制为发明的保护范围。

[0033] 实施例1

[0034] 1)首先将30mg GO和0.3g聚乙烯吡咯烷酮加入到120mL乙醇和15mL去离子水中，加入6mL氨水溶液和4mL TEOS，30℃下搅拌反应6h。将产物离心洗涤后备用。

[0035] 2)将1)中产物加入到70mL去离子水和30mL乙醇的混合溶液中，再加入0.3mL甲醛，0.2g间苯二酚，0.3mL氨水和0.2mL TEOS之后，将混合的分散液在40℃下进一步搅拌12h。离心收集中间体，在N2气氛下在800℃碳化4h，然后用10wt％HF水溶液刻蚀24h后洗涤干燥，得到二维多孔碳片。

[0036] 3)将2)中所得二维多孔碳片9mg与1mg PVDF超声分散在N-甲基吡咯烷酮中，再将分散液抽滤到隔膜上，烘干裁剪后得到二维多孔碳片改性的电池隔膜。

[0037] 实施例2

[0038] 1)首先将30mg GO和0.3g聚乙烯吡咯烷酮加入到120mL乙醇和15mL去离子水中，加入6mL氨水溶液和4mL TEOS，30℃下搅拌反应6h。将产物离心洗涤后备用。

[0039] 2)将1)中产物加入到70mL去离子水和30mL乙醇的混合溶液中，再加入0.3mL甲醛、0.2g苯酚、0.6mL乙二胺和1mL TEOS之后，将混合的分散液在40℃下进一步搅拌12h。离心收集中间体，在N2气氛下在800℃碳化4h，然后用10wt％HF水溶液刻蚀24h后洗涤干燥，得到二维多孔碳片。

[0040] 3)将2)中所得二维多孔碳片9mg与1mg聚偏氟乙烯(PVDF)超声分散在N-甲基吡咯烷酮中，再将分散液抽滤到隔膜上，烘干裁剪后得到二维多孔碳片改性的电池隔膜。

[0041] 实施例3

[0042] 1)首先将30mg GO和0.3g聚乙烯吡咯烷酮加入到120mL乙醇和15mL去离子水中，加入6mL氨水溶液和3mL TEOS，30℃下搅拌反应6h。将产物离心洗涤后备用。

[0043] 2)将1)中产物加入到70mL去离子水和30mL乙醇的混合溶液中，再加入0.3mL甲醛、0.2g间苯二酚、0.3mL乙二胺和0.6mL TEOS之后，将混合的分散液在40℃下进一步搅拌12h。
离心收集中间体，在N2气氛下在800℃碳化4h，然后用10wt％HF水溶液刻蚀24h后洗涤干燥，得到二维多孔碳片。

[0044] 3)将2)中所得二维多孔碳片9mg与1mg LA133超声分散在N-甲基吡咯烷酮中，再将分散液抽滤到隔膜上，烘干裁剪后得到二维多孔碳片改性的电池隔膜。

[0045] 实施例3制备的二维多孔碳片的合成示意图参见图1，二维多孔碳片的扫描电镜图参见图2，二维多孔碳片的透射电镜图参见图3，二维多孔碳片的原子力显微镜图参见图4，二维多孔碳片的原子力曲线图参见图5，二维多孔碳片的N2吸脱附曲线和孔径分布图参见图6，二维多孔碳片改性隔膜的实物图和截面图参见图7，二维多孔碳片改性的隔膜以及未经改性的商业隔膜所组装的锂硫电池0.2C循环对比图参见图8，二维多孔碳片改性的隔膜所组装的锂硫电池1C(1C＝1675mA g-1)充放电条件下的长循环性能图参见图9。

[0046] 实施例4

[0047] 1)首先将30mg GO和0.6g聚乙烯吡咯烷酮加入到120mL乙醇和15mL去离子水中，加入6mL氨水溶液和1mL TEOS，30℃下搅拌反应6h。将产物离心洗涤后备用。

[0048] 2)将1)中产物加入到70mL去离子水和30mL乙醇的混合溶液中，再加入0.3mL甲醛，0.2g间苯三酚，0.3mL 1，6-己二胺和1mL TEOS之后，将混合的分散液在40℃下进一步搅拌
24h。离心收集中间体，在N2气氛下在800℃碳化4h，然后用10wt％HF水溶液刻蚀24h后洗涤干燥，得到二维多孔碳片。

[0049] 3)将2)中所得二维多孔碳片9mg与1mg LA133超声分散在乙醇中，再将分散液抽滤到隔膜上，烘干裁剪后得到二维多孔碳片改性的电池隔膜。

[0050] 实施例5

[0051] 1)首先将30mg GO和0.6g聚乙烯吡咯烷酮加入到120mL乙醇和15mL去离子水中，加入6mL氨水溶液和4mL TEOS，30℃下搅拌反应6h。将产物离心洗涤后备用。

[0052] 2)将1)中产物加入到70mL去离子水和30mL乙醇的混合溶液中，再加入0.3mL甲醛、0.2g间苯二酚、0.3mL巯基乙胺和1mL TEOS之后，将混合的分散液在40℃下进一步搅拌24h。
离心收集中间体，在N2气氛下在800℃碳化4h，然后用10wt％HF水溶液刻蚀24h后洗涤干燥，得到二维多孔碳片。

[0053] 3)将2)中所得二维多孔碳片9mg与1mg LA133超声分散在乙醇中，再将分散液抽滤到隔膜上，烘干裁剪后得到二维多孔碳片改性的电池隔膜。

[0054] 实施例6

[0055] 1)首先将30mg GO和0.6g聚乙烯吡咯烷酮加入到120mL乙醇和15mL去离子水中，加入6mL氨水溶液和4mL TEOS，30℃下搅拌反应6h。将产物离心洗涤后备用。

[0056] 2)将1)中产物加入到70mL去离子水和30mL乙醇的混合溶液中，再加入0.3mL甲醛、0.2g对苯二酚、0.3mL乙胺和0.6mL TEOS之后，将混合的分散液在40℃下进一步搅拌24h。离心收集中间体，在N2气氛下在800℃碳化4h，然后用10wt％HF水溶液刻蚀24h后洗涤干燥，得到二维多孔碳片。

[0057] 3)将2)中所得二维多孔碳片9mg与1mg LA133超声分散在乙醇中，再将分散液抽滤到隔膜上，烘干裁剪后得到二维多孔碳片改性的电池隔膜。

[0058] 实施例7

[0059] 1)首先将30mg GO和0.9g聚乙烯吡咯烷酮加入到120mL乙醇和20mL去离子水中，加入6mL氨水溶液和1mL TEOS，30℃下搅拌反应6h。将产物离心洗涤后备用。

[0060] 2)将1)中产物加入到70mL去离子水和30mL乙醇的混合溶液中，再加入0.3mL甲醛、0.2g对苯二酚、0.6mL乙胺和0.6mL TEOS之后，将混合的分散液在40℃下进一步搅拌24h。离心收集中间体，在N2气氛下在800℃碳化4h，然后用氢氧化纳的水溶液(12M，80℃)刻蚀24h后洗涤干燥，得到二维多孔碳片。

[0061] 3)将2)中所得二维多孔碳片7mg与3mg LA133超声分散在乙醇中，再将分散液抽滤到隔膜上，烘干裁剪后得到二维多孔碳片改性的电池隔膜。

[0062] 实施例8

[0063] 1)首先将30mg GO和0.9g聚乙烯吡咯烷酮加入到120mL乙醇和20mL去离子水中，加入6mL氨水溶液和1mL TEOS，30℃下搅拌反应6h。将产物离心洗涤后备用。

[0064] 2)将1)中产物加入到70mL去离子水和30mL乙醇的混合溶液中，再加入0.3mL甲醛、0.2g对苯二酚、0.6mL乙胺和1mL TEOS之后，将混合的分散液在40℃下进一步搅拌24h。离心收集中间体，在N2气氛下在800℃碳化4h，然后用氢氧化纳的水溶液(12M，80℃)刻蚀24h后洗涤干燥，得到二维多孔碳片。

[0065] 3)将2)中所得二维多孔碳片7mg与3mg LA133超声分散在乙醇中，再将分散液抽滤到隔膜上，烘干裁剪后得到二维多孔碳片改性的电池隔膜。

[0066] 实施例9

[0067] 1)首先将30mg GO和0.9g聚乙烯吡咯烷酮加入到120mL乙醇和20mL去离子水中，加入6mL氨水溶液和1mL TEOS，30℃下搅拌反应6h。将产物离心洗涤后备用。

[0068] 2)将1)中产物加入到70mL去离子水和30mL乙醇的混合溶液中，再加入0.3mL甲醛、0.2g对苯二酚、0.6mL乙胺和1mL TEOS之后，将混合的分散液在40℃下进一步搅拌24h。离心收集中间体，在N2气氛下在800℃碳化4h，然后用氢氧化纳的水溶液(12M，80℃)刻蚀24h后洗涤干燥，得到二维多孔碳片。

[0069] 3)将2)中所得二维多孔碳片7mg与3mg LA133超声分散在乙醇和15mL去离子水中，再将分散液抽滤到隔膜上，烘干裁剪后得到二维多孔碳片改性的电池隔膜。

[0070] 实施例10

[0071] 1)首先将30mg GO和1.2g聚乙烯吡咯烷酮加入到120mL乙醇和20mL去离子水中，加入6mL氨水溶液和3mL TEOS，30℃下搅拌反应6h。将产物离心洗涤后备用。

[0072] 2)将1)中产物加入到70mL去离子水和30mL乙醇的混合溶液中，再加入0.3mL甲醛、0.2g间苯三酚、0.3mL乙二胺和0.6mL TEOS之后，将混合的分散液在40℃下进一步搅拌24h。
离心收集中间体，在N2气氛下在800℃碳化4h，然后用氢氧化纳的水溶液(12M，80℃)刻蚀
24h后洗涤干燥，得到二维多孔碳片。

[0073] 3)将2)中所得二维多孔碳片5mg与5mg LA133超声分散在乙醇中，再将分散液抽滤到隔膜上，烘干裁剪后得到二维多孔碳片改性的电池隔膜。

[0074] 实施例11

[0075] 1)首先将30mg GO和1.2g聚乙烯吡咯烷酮加入到120mL乙醇和20mL去离子水中，加入6mL氨水溶液和3mL TEOS，30℃下搅拌反应6h。将产物离心洗涤后备用。

[0076] 2)将1)中产物加入到70mL去离子水和30mL乙醇的混合溶液中，再加入0.3mL甲醛、0.2g苯酚、0.4mL乙胺和0.6mL TEOS之后，将混合的分散液在40℃下进一步搅拌24h。离心收集中间体，在N2气氛下在800℃碳化4h，然后用氢氧化纳的水溶液(12M，80℃)刻蚀24h后洗涤干燥，得到二维多孔碳片。

[0077] 3)将2)中所得二维多孔碳片5mg与5mg LA133超声分散在乙醇中，再将分散液抽滤到隔膜上，烘干裁剪后得到二维多孔碳片改性的电池隔膜。

[0078] 实施例12

[0079] 1)首先将30mg GO和1.2g聚乙烯吡咯烷酮加入到120mL乙醇和20mL去离子水中，加入6mL氨水溶液和3mL TEOS，30℃下搅拌反应6h。将产物离心洗涤后备用。

[0080] 2)将1)中产物加入到70mL去离子水和30mL乙醇的混合溶液中，再加入0.3mL甲醛、0.2g苯酚、0.4mL三聚氰胺和0.3mL TEOS之后，将混合的分散液在40℃下进一步搅拌24h。离心收集中间体，在N2气氛下在800℃碳化4h，然后用氢氧化纳的水溶液(12M，80℃)刻蚀24h后洗涤干燥，得到二维多孔碳片。

[0081] 3)将2)中所得二维多孔碳片5mg与5mg LA133超声分散在乙醇中，再将分散液抽滤到隔膜上，烘干裁剪后得到二维多孔碳片改性的电池隔膜。

[0082] 本发明涉及一种利用简易的硬模板法合成高比表面积二维多孔碳片的合成方法。该碳纳米片可用于商用电池隔膜的改性，改性后的隔膜可以显著提升锂硫电池性能。本发明提供一种锂硫电池隔膜改性材料的合成方法，该方法具有以下的突出优点：1)原料来源广泛、成本低廉、合成方法简单，易于放大；2)所得的二维多孔碳片具有优异的分散性以及二维结构，通过简单的抽滤即可在隔膜上进行改性；3)所得二维多孔碳材料具有独特的结构优势(表面积可超过2000m2g-1、孔体积大于2cm3g-1、氮原子掺杂含量可达5at％)。相比于未改性的商业隔膜，利用二维多孔碳片改性的隔膜对锂硫电池充放电过程中形成的多硫化物能够进行有效的阻挡和化学吸附，阻止多硫化物穿过隔膜到达负极，显著提升锂硫电池的比容量和循环寿命。