[发明专利]一种高能量密度锂硫电池正极及其制备方法

权利要求书

1.一种高能量密度锂硫电池正极，其特征在于，由活性炭材料包覆在改性三维多孔金属材料的骨架表面和填充在改性三维多孔金属材料的孔洞中构成；所述的改性三维多孔金属材料由硫和/或金属硫化物活性物质通过包覆和/或原位生长在三维多孔金属材料的骨架表面构成。

2.如权利要求1所述的锂硫电池正极材料，其特征在于，所述的活性炭材料由炭纳米管、炭纤维、活性炭和石墨烯中的一种或几种炭材料通过浓硝酸和浓硫酸混合酸活化改性得到。

3.如权利要求1所述的锂硫电池正极材料，其特征在于，单质硫通过与三维多孔金属材料反应生成相应的金属硫化物原位生长在三维多孔金属材料骨架表面和/或单质硫通过熔融结晶包覆在三维多孔金属材料骨架表面。

4.如权利要求1所述的锂硫电池正极材料，其特征在于，所述的硫和/或金属硫化物活性物质在三维多孔金属材料的骨架表面的负载量为25～525mg/cm³。

5.如权利要求1所述的锂硫电池正极材料，其特征在于，硫和/或金属硫化物活性物质在三维多孔金属材料骨架表面原位生长和/或包覆的厚度为20nm～20μm。

6.如权利要求1所述的锂硫电池正极材料，其特征在于，所述的活性炭材料在改性三维多孔金属材料的骨架表面包覆的厚度为0.1～2μm。

7.如权利要求1所述的锂硫电池正极材料，其特征在于，所述的三维多孔金属材料为泡沫铜、泡沫镍、泡沫镍铁、泡沫铝或不锈钢纤维带。

8.权利要求1～7任一项所述的锂硫电池正极的制备方法，其特征在于，

将单质硫分散在三维多孔金属材料表面，加热到100～300℃反应，得到改性三维多孔金属材料；再将活性炭材料分散在有机溶剂中，通过真空抽滤沉积到所述改性三维多孔金属材料中，蒸发溶剂，得到锂硫电池正极；

或者将与单质硫均匀混合的活性炭材料分散在有机溶剂中，通过真空抽滤沉积到三维多孔金属材料中，蒸发溶剂，再加热到不低于60℃、且小于100℃的温度范围内反应，得到锂硫电池正极。

9.根据权利要求8的制备方法，其特征在于，在温度为100～300℃的条件下单质硫主要与三维多孔金属材料反应生成金属硫化物并包覆在三维多孔金属材料骨架表面；在温度不低于60℃、且小于100℃的条件下单质硫主要通过熔融结晶包覆在三维多孔金属材料骨架表面。

10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的炭材料通过如下方法进行预处理：在浓硝酸和浓硫酸按体积比0.5～3.5:1的混合酸中，在50～80℃的温度下，回流6～30h。