[发明专利]一种长寿命锂硫电池正极的制作方法

权利要求书

1.一种现场合成锂离子导电保护膜的方法，其特征在于，该方法为以碳-硫复合物为正极材料的锂硫电池在首次放电时，将放电电压下限降低至1.2V或以下，再充电至工作电压，

所述碳-硫复合物通过将硫磺嵌入具有多级孔的多孔碳制成，该多孔碳包括碳骨架，在碳骨架中分布有一级孔和二级孔，其中，一级孔的孔径为2~10nm，二级孔的孔径为100~300nm，在碳骨架表面修饰有羧酸铵基团，在一级孔和二级孔的孔壁表面上修饰有羧酸铵基团。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一级孔通过一级模板粒子形成，二级孔通过二级模板粒子形成，其中，

一级模板粒子为粒径为2~10nm的化合物颗粒，该化合物颗粒在碳化条件下不与其他成分反应，易溶于酸和/或碱，和/或，

二级模板粒子为粒径为100~300nm的化合物颗粒，该化合物颗粒在碳化条件下不与其他成分反应，易溶于酸和/或碱，

所述碳化条件是指用于形成碳骨架的碳源化合物的碳化条件。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述一级孔通过用酸溶液或碱溶液将一级模板粒子从含有一级模板粒子的碳源化合物的碳化产物中去除而形成；

所述二级孔通过用酸溶液或碱溶液将二级模板粒子从含有二级模板粒子的碳源化合物的碳化产物中去除而形成。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述具有多级孔的多孔碳的制备方法包括以下步骤：

（1-1）按重量比为一级模板粒子:二级模板粒子:碳源化合物=1:（1~3）:（2~5）的比例称取一级模板粒子、二级模板粒子和碳源化合物，充分混合均匀，制得混合物，其中，

一级模板粒子为粒径为2~10nm的化合物颗粒，该化合物颗粒在碳化条件下不与其他成分反应，而易溶于酸和/或碱，用于形成具有多级孔的多孔碳中的一级孔，和/或，

二级模板粒子为粒径为100~300nm的化合物颗粒，该化合物颗粒在碳化条件下不与其他成分反应，而易溶于酸和/或碱，用于形成具有多级孔的多孔碳中的二级孔，

所述碳源化合物为易于碳化的化合物，

所述碳化条件是指用于形成碳骨架的碳源化合物的碳化条件；

（1-2）将步骤（1-1）中制得的混合物在保护性气体保护下，于800~1200℃条件下碳化2~20小时，冷却，得到碳化产物，

其中，所述保护性气体为，按体积比为氢气:氩气=（1~15）:（85~99）的氢气与氩气的混合气；

（1-3）将步骤（1-2）中得到的碳化产物置于酸溶液或碱溶液中，去除一级模板粒子和二级模板粒子，制得具有多级孔的多孔碳；

（1-4）将步骤（1-3）中制得的多孔碳置于浓硝酸中，在40~70℃下回流5~15小时，分离除去液体，洗涤，用浓氨水浸泡8~20小时，过滤洗涤，干燥，制得表面经过修饰的具有多级孔的多孔碳。

5.一种碳-硫复合材料的制备方法，其特征在于，该碳-硫复合材料为权利要求1~4中任一项所述的方法中使用的碳-硫复合物，其中硫磺颗粒嵌于具有多级孔的多孔碳的一级孔和二级孔中，该多孔碳包括碳骨架，在碳骨架表面修饰有羧酸铵基团，在一级孔和二级孔的孔壁表面上修饰有羧酸铵基团，

该碳-硫复合材料的制备方法包括以下步骤：

（2-1）按照重量比为多孔碳:硫磺=1：（1~3），将所述的具有多级孔的多孔碳与硫磺混合，研磨，在密闭环境、保护性气体气氛下升温至155℃，保温，在此情况下，硫磺液化，液体硫磺进入多孔碳的一级孔和二级孔中，再在流动的保护性气体气氛下升温至170~200℃，保温，在此情况下，增加硫磺的气化速率，气体硫磺随着流动的保护性气体进一步分散并进入多孔碳的一级孔和二级孔中或者脱离复合材料体系被移除，得到孔中分散有硫磺的多孔碳，

其中，所述保护性气体为，按体积比为氢气:氩气=（1~15）:（85~99）的氢气与氩气的混合气；

（2-2）将孔中分散有硫磺的多孔碳置于空气中冷却。