一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法及其使用方法

摘要

一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法及其使用方法，它属于锂硫电池领域。本发明称量好的所述的乙酰丙酮氧钒中加入所述的二甲基甲酰胺，磁力搅拌一定时间，充分溶解后，加入所述的4‑4二氨基二苯醚，超声一定时间后，在机械搅拌的条件下分次加入所述的均苯四甲酸酐，搅拌一定时间后，得到前体溶液，然后静电纺丝后高温化处理，通过高温碳化等步骤将其转化为含无定形氧化钒的纳米纤维网并用作锂硫电池的添加层。该纤维夹层对锂硫电池的中间产物起到了良好的限制作用并提供了良好的导电性，且制备该夹层时无需添加粘结剂与导电剂，后续电池性能测试也证明了该夹层对锂硫电池的性能有很大提升。

权利要求

1.一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，其特征在于：将所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料制成圆形夹层，置于锂硫电池的隔膜和正极之间；

将一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料制成圆形夹层的方法为：使用小型冲孔机将其裁剪成直径为16mm的黑色圆形薄片；

一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法包括如下步骤：

步骤1、按照一定的料液比分别称量一定质量的乙酰丙酮氧钒、二甲基甲酰胺、4,4'-二氨基二苯醚、均苯四甲酸酐，待用；

步骤1中乙酰丙酮氧钒、二甲基甲酰胺、4,4'-二氨基二苯醚、均苯四甲酸酐的料液比为

1.0-1.2g:10-15mL:1.0-1.2g:1.08-1.2g；

步骤2、将步骤1中称量好的所述的乙酰丙酮氧钒中加入所述的二甲基甲酰胺，磁力搅拌一定时间，充分溶解后，加入所述的4,4'-二氨基二苯醚，超声一定时间后，在机械搅拌的条件下分次加入所述的均苯四甲酸酐，搅拌一定时间后，得到前体溶液，待用；

步骤3、将步骤2制备的前体溶液，进行静电纺丝，得到聚合物纤维，待用；

步骤4、将步骤3制备的聚合物纤维置于管式炉中进行热处理，以5℃min-1的速率升温至

250-300℃的范围内并保持1-2h，然后在氩气的保护下，以5-10℃min-1的速率上升至650-

900℃的范围内并保持1-2h，随后以5-10℃min-1的速率降至300℃，最后退火至常温，制得一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料。

2.根据权利要求1所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，其特征在于：步骤2中乙酰丙酮氧钒中加入所述的二甲基甲酰胺的磁力搅拌时间10-20min，超声时间15-20min，机械搅拌时间20-30min。

3.根据权利要求1所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，其特征在于：步骤3中静电纺丝条件为35℃温度环境下，施加电压为17kV，流速为0.4mL·h-1，湿度为40%，金属喷嘴到铝箔收集器之间的距离为14cm。

4.根据权利要求1所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，其特征在于：步骤4中热处理过程为以5℃min-1的速率升温至300℃的范围内并保持1h，然后在氩气的保护下，以10℃min-1的速率上升至900℃的范围内并保持2h，随后以5℃min-1的速率降至300℃，最后退火至常温。

5.根据权利要求1所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，其特征在于：所述的正极的制备方法为将升华硫粉作为正极活性物质，Super-P为导电剂，PVDF为粘结剂，在研钵中手工研磨20分钟后，加入质量分数为5%的NMP溶液，磁力搅拌6h至黑色均匀糊状浆料，然后用玻璃棒将其均匀涂抹在直径为12mm的铝片上，然后在60℃的真空烘箱中烘干24小时，制得正极。

6.根据权利要求5所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，其特征在于：所述的升华硫粉、Super-P、PVDF的质量比为7:2:1。

7.根据权利要求1所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，其特征在于：所述的隔膜为pp膜。

说明书

一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法

及其使用方法

技术领域

[0001] 本发明属于锂硫电池领域；具体涉及一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法及其使用方法。

背景技术

[0002] 近些年来，人类对化石燃料等不可再生能源的过度开采和使用已造成严重的环境污染和全球变暖，因此开发可再生清洁能源技术是21世纪摆在科学家面前的一大难题。具有高能量密度，长循环寿命的锂离子电池，在过去的20年中已被广泛应用于手机，电脑和新能源汽车。然而，随着锂资源的短缺造成的成本增加以及对锂离子电池的比容量和循环性能等技术参数的更高需求，科学家们一直致力于开发更理想的二次电池，其中锂硫电池的理论能量密度(～2600Wh·kg-1)远高于现有的商用锂离子电池(～500Wh·kg-1)，并且硫元素在地壳中的含量高，价格便宜，而且对环境无污染，被视为未来锂离子最理想的替代电池。

[0003] 然而锂硫电池仍面临着不小的挑战，其中最关键的问题是放电过程中生成的多硫化锂会溶解于电解液中，使活性物质硫的利用率大大降低，并降低了电池的循环性能。目前很多材料已经被开发出来用作正极中硫的负载物，包括碳材料，金属氧化物等，这些材料在一定程度上解决了多硫化物的溶解问题。然而，添加这些碳或金属化合物会降低电极的能量密度，因此近年来越来越多的人开始关注裸露的硫阴极。

发明内容

[0004] 本发明目的是提供了一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法及其使用方法。

[0005] 本发明通过以下技术方案实现：

[0006] 一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，包括如下步骤：

[0007] 步骤1、按照一定的料液比分别称量一定质量的乙酰丙酮氧钒、二甲基甲酰胺、4-4二氨基二苯醚、均苯四甲酸酐，待用；

[0008] 步骤2、将步骤1中称量好的所述的乙酰丙酮氧钒中加入所述的二甲基甲酰胺，磁力搅拌一定时间，充分溶解后，加入所述的4-4二氨基二苯醚，超声一定时间后，在机械搅拌的条件下分次加入所述的均苯四甲酸酐，搅拌一定时间后，得到前体溶液，待用；

[0009] 步骤3、将步骤2制备的前体溶液，进行静电纺丝，得到聚合物纤维，待用；

[0010] 步骤4、将步骤3制备的聚合物纤维置于管式炉中进行热处理，以5℃min-1的速率升温至250-300℃的范围内并保持1-2h，然后在氩气的保护下，以5-10℃min-1的速率上升至650-900℃的范围内并保持1-2h，随后以5-10℃min-1的速率降至300℃，最后退火至常温，制得一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料。

[0011] 本发明所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，步骤1中乙酰丙酮氧钒、二甲基甲酰胺、4-4二氨基二苯醚、均苯四甲酸酐的料液比为1.0-1.2g:10-15ml:1.0-1.2g:1.08-1.2g。

[0012] 本发明所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，步骤2中乙酰丙酮氧钒中加入所述的二甲基甲酰胺的磁力搅拌时间10-20min，超声时间15-20min，机械搅拌时间20-30min。

[0013] 本发明所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，步骤3中静电纺丝条件为35℃温度环境下，施加电压为17kV，流速为0.4ml·h-1，湿度为40％，金属喷嘴到铝箔收集器之间的距离为14cm。

[0014] 本发明所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，步骤4中热处理过程为以5℃min-1的速率升温至300℃的范围内并保持1h，然后在氩气的保护下，以10℃min-1的速率上升至900℃的范围内并保持2h，随后以5℃min-1的速率降至300℃，最后退火至常温。

[0015] 本发明所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料制成圆形夹层，置于锂硫电池的隔膜和正极之间。

[0016] 本发明所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，所述的正极的制备方法为将升华硫粉作为正极活性物质，Super-P为导电剂，PVDF为粘结剂，在研钵中手工研磨20分钟后，加入5％的NMP溶液，磁力搅拌6h至黑色均匀糊状浆料，然后用玻璃棒将其均匀涂抹在直径为12mm的铝片上，然后在60℃的真空烘箱中烘干24小时，制得正极。

[0017] 本发明所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，所述的升华硫粉、Super-P、PVDF的质量比为7:2:1。

[0018] 本发明所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，所述的隔膜为pp膜。

[0019] 本发明所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料制成圆形夹层的方法为使用小型冲孔机将其裁剪为16mm的黑色圆形薄片。

[0020] 本发明所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，步骤2中4-4二氨基二苯醚与均苯四甲酸酐发生缩聚反应，形成可溶性高分子量的聚酰胺酸(PAA，polyamide acid)，理论计算可得二者在质量比为1：1时所得聚酰胺酸的分子量最大，但反应过程中会脱去微量水，故将均苯四甲酸酐的含量略微增大，最终使其达到最大粘度。

[0021] 本发明所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，步骤3中而通过静电纺丝技术制备的纳米纤维不仅具有较高的比表面积和良好的电化学性能，并且具有优良的机械性能，将其作为锂硫电池隔膜和硫正极之间的添加层可以对多硫化物的溶解起到很好的抑制作用，从而实现锂硫电池性能的高性能化。

[0022] 本发明所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，步骤4中250-300℃的范围内在加热过程中聚酰胺酸聚合物纤维经逐步的亚胺化反应转化为浅黄色聚酰亚胺(PI，Polyimide)纤维。

[0023] 本发明所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，利用乙酰丙酮氧钒与聚酰胺酸为静电纺丝前驱体，通过高温碳化等步骤将其转化为含无定形氧化钒的纳米纤维网并用作锂硫电池的添加层。该纤维夹层对锂硫电池的中间产物(多硫化物)起到了良好的限制作用并提供了良好的导电性，且制备该夹层时无需添加粘结剂与导电剂，后续电池性能测试也证明了该夹层对锂硫电池的性能有很大提升。

[0024] 本发明所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，将得到的无定形氧化钒夹层与纯硫电极组装成扣式锂硫电池，并进行电化学性能测试。所测得的倍率性能表明：该电池在0.1C的电流密度下首圈放电容量高达1236mA h·g-1，而且在2C的大电流密度下其容量保持在700mA h·g-1以上；这充分说明了本发明提供的无定形氧化钒碳纤维夹层对锂硫电池的穿梭效应有很好的抑制效果，该电池具有优良的倍率性能。同时，本发明对得到的扣式锂硫电池的使用寿命进行了测试，结果表明，该电池在1C的大电流密度下充放电700次后，其容量能够仍然能保持在769mA h·g-1(1C＝1675mA/g)。这说明本发明提供的无定形氧化钒碳纤维夹层在提高锂硫电池的电化学性能上具有较高的研究价值。

附图说明

[0025] 图1为本发明所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法的工艺流程图；

[0026] 图2为本发明所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法的扣式锂硫电池的夹层结构示意图；

[0027] 图3为具体实施方式一方法制备的用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的2200倍的SEM图片；

[0028] 图4为具体实施方式一方法制备的用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料5000倍的SEM图片；

[0029] 图5为具体实施方式一方法制备的用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料50000倍的SEM图片；

[0030] 图6为具体实施方式一方法制备的用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的元素分布照片；

[0031] 图7为具体实施方式一方法制备的用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的8000倍的透射电镜照片；

[0032] 图8为具体实施方式一方法制备的用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料20000倍的透射电镜照片；

[0033] 图9为具体实施方式一方法制备的用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的X射线衍射图谱；

[0034] 图10为具体实施方式一方法制备的用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的XPS图谱；

[0035] 图11为具体实施方式二所述的无定形氧化钒/碳纤维材料用于锂硫电池在第1、100、300、500和700次充放电曲线；

[0036] 图12为具体实施方式二所述的无定形氧化钒/碳纤维材料用于锂硫电池的倍率性能曲线；

[0037] 图13为具体实施方式二所述的无定形氧化钒/碳纤维材料用于锂硫电池在充放电电流密度为1C下前700次的循环性能曲线。

具体实施方式

[0038] 具体实施方式一：

[0039] 一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，包括如下步骤：

[0040] 步骤1、按照一定的料液比分别称量一定质量的乙酰丙酮氧钒、二甲基甲酰胺、4-4二氨基二苯醚、均苯四甲酸酐，待用；

[0041] 步骤2、将步骤1中称量好的所述的乙酰丙酮氧钒中加入所述的二甲基甲酰胺，磁力搅拌一定时间，充分溶解后，加入所述的4-4二氨基二苯醚，超声一定时间后，在机械搅拌的条件下分次加入所述的均苯四甲酸酐，搅拌一定时间后，得到前体溶液，待用；

[0042] 步骤3、将步骤2制备的前体溶液，进行静电纺丝，得到聚合物纤维，待用；

[0043] 步骤4、将步骤3制备的聚合物纤维置于管式炉中进行热处理，以5℃min-1的速率升-1温至250-300℃的范围内并保持1-2h，然后在氩气的保护下，以5-10℃min 的速率上升至
650-900℃的范围内并保持1-2h，随后以5-10℃min-1的速率降至300℃，最后退火至常温，制得一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料。

[0044] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，步骤1中乙酰丙酮氧钒、二甲基甲酰胺、4-4二氨基二苯醚、均苯四甲酸酐的料液比为1.0-1.2g:10-15ml:1.0-1.2g:1.08-1.2g。

[0045] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，步骤2中乙酰丙酮氧钒中加入所述的二甲基甲酰胺的磁力搅拌时间10-20min，超声时间15-20min，机械搅拌时间20-30min。

[0046] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，步骤3中静电纺丝条件为35℃温度环境下，施加电压为17kV，流速为0.4ml·h-1，湿度为40％，金属喷嘴到铝箔收集器之间的距离为14cm。

[0047] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，步骤4中热处理过程为以5℃min-1的速率升温至300℃的范围内并保持1h，然后在氩气的保护下，以10℃min-1的速率上升至900℃的范围内并保持2h，随后以5℃min-1的速率降至300℃，最后退火至常温。

[0048] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，图3-图5为不同放大倍数的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的扫描电镜图片，从图中能够看出，用静电纺丝制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的纳米纤维夹层表面光滑，纤维的直径约为0.5μm，且纤维的尺寸较为均匀。

[0049] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，图6为用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的元素分布照片，图6-b为碳元素分布照片，6-c为氧元素分布照片,6-d为钒元素分布照片，从图中能够看出，各个元素的分布均匀。

[0050] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，图7、图8为不同放大倍数的用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的透射电镜照片，从图中能够看出，用静电纺丝制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的纳米纤维夹层表面光滑，纤维的直径约为0.5μm，且纤维内部无氧化钒结晶颗粒。

[0051] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，图9为制备的用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的X射线衍射图谱，从图9中能够看出，所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料为无定形态的氧化钒碳纤维。

[0052] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，图10为所述的用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的XPS图谱，从图10的V2p的XPS图谱中分析得出，523.98eV与516.38eV处的结合能峰值归因于V4+与未分解完全的乙酰丙酮氧钒。

[0053] 具体实施方式二：

[0054] 根据具体实施方式一所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料制成圆形夹层，置于锂硫电池的隔膜和正极之间。

[0055] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，所述的正极的制备方法为将升华硫粉作为正极活性物质，Super-P为导电剂，PVDF为粘结剂，在研钵中手工研磨20分钟后，加入5％的NMP溶液，磁力搅拌6h至黑色均匀糊状浆料，然后用玻璃棒将其均匀涂抹在直径为12mm的铝片上，然后在60℃的真空烘箱中烘干24小时，制得正极。

[0056] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，所述的升华硫粉、Super-P、PVDF的质量比为7:2:1。

[0057] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，所述的隔膜为pp膜。

[0058] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料制成圆形夹层的方法为使用小型冲孔机将其裁剪为16mm的黑色圆形薄片。

[0059] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，以金属锂片为负极，pp膜为隔膜，选取商用锂硫电解液，用移液枪将其滴加在隔膜的两侧(每个电池滴加30μL)。整个电池的组装均在手套箱中完成。

[0060] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料制成直径为16mm的圆形夹层。

[0061] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，图11为所述的无定形氧化钒/碳纤维材料用于锂硫电池在第1、100、300、500和700次充放电曲线，从图11中能够看出，在0.1C的小电流密度活化下该电池的首次放电容量可达1200mAh·g-1以上。在1C的大电流密度充放电后，该电池第100、300、500和700次放电容量仍然可达700mAh·g-1以上的高容量，且容量并没有很明显的衰减。

[0062] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，图12为所述的无定形氧化钒/碳纤维材料用于锂硫电池的倍率性能曲线，从图12中能够看出，该电池在0.1C-1的小充放电电流密度下可以贡献高于1000mAh·g 的比容量。当电流密度增大到1C和2C的大电流密度时，该电池仍然可以维持850mAh·g-1和700mAh·g-1左右的容量，表现出非常优异的倍率性能。

[0063] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，图13为所述的无定形氧化钒/碳纤维材料用于锂硫电池在充放电电流密度为1C下前700次的循环性能曲线，从图13中能够看出，该电池在1C的大电流密度下仍能保持900mAh·g-1左右的高比容量，而且在700次长循环后容量并没有很快的衰减，这表明该夹层用于锂硫电池中可以大幅提升电池的循环稳定性。

[0064] 具体实施方式三：

[0065] 一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，包括如下步骤：

[0066] 步骤1、按照一定的料液比分别称量一定质量的乙酰丙酮氧钒、二甲基甲酰胺、4-4二氨基二苯醚、均苯四甲酸酐，待用；

[0067] 步骤2、将步骤1中称量好的所述的乙酰丙酮氧钒中加入所述的二甲基甲酰胺，磁力搅拌一定时间，充分溶解后，加入所述的4-4二氨基二苯醚，超声一定时间后，在机械搅拌的条件下分次加入所述的均苯四甲酸酐，搅拌一定时间后，得到前体溶液，待用；

[0068] 步骤3、将步骤2制备的前体溶液，进行静电纺丝，得到聚合物纤维，待用；

[0069] 步骤4、将步骤3制备的聚合物纤维置于管式炉中进行热处理，以5℃min-1的速率升温至250-300℃的范围内并保持1-2h，然后在氩气的保护下，以5-10℃min-1的速率上升至650-900℃的范围内并保持1-2h，随后以5-10℃min-1的速率降至300℃，最后退火至常温，制得一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料。

[0070] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，步骤2中4-4二氨基二苯醚与均苯四甲酸酐发生缩聚反应，形成可溶性高分子量的聚酰胺酸(PAA)，理论计算可得二者在质量比为1：1时所得聚酰胺酸的分子量最大，但反应过程中会脱去微量水，故将均苯四甲酸酐的含量略微增大，最终使其达到最大粘度。

[0071] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，步骤3中而通过静电纺丝技术制备的纳米纤维不仅具有较高的比表面积和良好的电化学性能，并且具有优良的机械性能，将其作为锂硫电池隔膜和硫正极之间的添加层可以对多硫化物的溶解起到很好的抑制作用，从而实现锂硫电池性能的高性能化。

[0072] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，步骤4中250-300℃的范围内在加热过程中聚酰胺酸聚合物纤维经逐步的亚胺化反应转化为浅黄色聚酰亚胺(PI)纤维。

[0073] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，利用乙酰丙酮氧钒与聚酰胺酸为静电纺丝前驱体，通过高温碳化等步骤将其转化为含无定形氧化钒的纳米纤维网并用作锂硫电池的添加层。该纤维夹层对锂硫电池的中间产物(多硫化物)起到了良好的限制作用并提供了良好的导电性，且制备该夹层时无需添加粘结剂与导电剂，后续电池性能测试也证明了该夹层对锂硫电池的性能有很大提升。

[0074] 本实施方式所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，将得到的无定形氧化钒夹层与纯硫电极组装成扣式锂硫电池，并进行电化学性能测试。所-1测得的倍率性能表明：该电池在0.1C的电流密度下首圈放电容量高达1236mA h·g ，而且在2C的大电流密度下其容量保持在700mA h·g-1以上；这充分说明了本发明提供的无定形氧化钒碳纤维夹层对锂硫电池的穿梭效应有很好的抑制效果，该电池具有优良的倍率性能。同时，本发明对得到的扣式锂硫电池的使用寿命进行了测试，结果表明，该电池在1C的-1
大电流密度下充放电700次后，其容量能够仍然能保持在769mA h·g (1C＝1675mA/g)。这说明本发明提供的无定形氧化钒碳纤维夹层在提高锂硫电池的电化学性能上具有较高的研究价值。

[0075] 具体实施方式四：

[0076] 根据具体实施方式三所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，步骤1中乙酰丙酮氧钒、二甲基甲酰胺、4-4二氨基二苯醚、均苯四甲酸酐的料液比为1.0-1.2g:10-15ml:1.0-1.2g:1.08-1.2g。

[0077] 具体实施方式五：

[0078] 根据具体实施方式三所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，步骤2中乙酰丙酮氧钒中加入所述的二甲基甲酰胺的磁力搅拌时间10-20min，超声时间15-20min，机械搅拌时间20-30min。

[0079] 具体实施方式六：

[0080] 根据具体实施方式三所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，步骤3中静电纺丝条件为35℃温度环境下，施加电压为17kV，流速为0.4ml·h-1，湿度为40％，金属喷嘴到铝箔收集器之间的距离为14cm。

[0081] 具体实施方式七：

[0082] 根据具体实施方式三所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法，步骤4中热处理过程为以5℃min-1的速率升温至300℃的范围内并保持1h，然后在氩气的保护下，以10℃min-1的速率上升至900℃的范围内并保持2h，随后以5℃min-1的速率降至300℃，最后退火至常温。

[0083] 具体实施方式八：

[0084] 根据具体实施方式三至七所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料制成圆形夹层，置于锂硫电池的隔膜和正极之间。

[0085] 具体实施方式九：

[0086] 根据具体实施方式九所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，所述的正极的制备方法为将升华硫粉作为正极活性物质，Super-P为导电剂，PVDF为粘结剂，在研钵中手工研磨20分钟后，加入5％的NMP溶液，磁力搅拌6h至黑色均匀糊状浆料，然后用玻璃棒将其均匀涂抹在直径为12mm的铝片上，然后在60℃的真空烘箱中烘干24小时，制得正极。

[0087] 具体实施方式十：

[0088] 根据具体实施方式九所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，所述的升华硫粉、Super-P、PVDF的质量比为7:2:1。

[0089] 具体实施方式十一：

[0090] 根据具体实施方式九所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，所述的隔膜为pp膜。

[0091] 具体实施方式十二：

[0092] 根据具体实施方式九所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的制备方法制备的所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料的使用方法，所述的一种用于锂硫电池的无定形氧化钒/碳纤维材料制成圆形夹层的方法为使用小型冲孔机将其裁剪为16mm的黑色圆形薄片。