[发明专利]锂硫电池正极材料及其制备方法、锂硫电池正极和锂硫电池

权利要求书

1.一种锂硫电池正极材料，由金属氧化物微纳米管和硫复合制成，其特征在于：所述金属氧化物微纳米管的直径为200nm～700nm，长度为10μm～50μm，金属氧化物微纳米管的中空部分与金属氧化物微纳米管的直径比值为0.1～0.6∶1；

所述金属氧化物微纳米管中的金属氧化物成分主要为Mg_xM_1-xO，其中M为Ni或Cu，0＜x＜1.0。

2.一种如权利要求1所述的锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将聚丙烯腈加入N,N-二甲基乙酰胺溶液中，室温搅拌12～24小时使其完全溶解，得到溶液A；

2)将镁盐与镍盐或者镁盐与铜盐加入N,N-二甲基乙酰胺溶液中，超声分散10～60分钟使其完全溶解，得到溶液B；

3)将所述溶液B加入到所述溶液A中，调节混合溶液的粘度并搅拌均匀，得到纺丝液；

4)将所述纺丝液进行静电纺丝，得到纤维前驱体；

5)将所述纤维前驱体干燥.煅烧处理，得到金属氧化物微纳米管；

6)将所述金属氧化物微纳米管与硫复合制成锂硫电池正极材料。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，镁盐为硝酸镁和乙酸镁中的一种或两种，镍盐为硝酸镍和乙酸镍中的一种或两种，铜盐为硝酸铜和乙酸铜中的一种或两种；镁盐与镍盐或者镁盐与铜盐的总添加量与聚丙烯腈的质量比为1∶0.5～2。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，聚丙烯腈的平均分子量为30000～150000；所述步骤3)中，混合溶液的粘度是通过添加1～10ml的N,N-二甲基乙酰胺调节。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中，静电纺丝时的进料速度控制在0.3～0.6mL/h，静电纺丝机的喷头与收集辊的距离为10～18cm，电压为10～20kV。

6.如权利要求2～5中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤5)中，干燥时的温度为70℃～110℃，干燥时间为24～48小时；煅烧处理过程中的升温速率为1～10℃/min，煅烧时的温度为400℃～800℃,煅烧时间为2～4小时。

7.如权利要求2～5中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤6)中，金属氧化物微纳米管与硫复合制成锂硫电池正极材料的具体步骤为：将硫粉溶于CS₂溶液中，再添加步骤5)制备的金属氧化物微纳米管，超声分散0.5～1.5小时，在45℃下进行旋转蒸发1～2小时，再在100℃下真空干燥12～24小时；最后放入密闭容器内155℃热处理12～24小时，即制得所述锂硫电池正极材料。

8.一种锂硫电池正极，其特征在于：主要由铝箔集流体和涂覆在铝箔集流体上的正极浆料烘干制成，所述正极浆料由70wt％权利要求1所述的锂硫电池正极材料、20wt％导电剂和10wt％粘结剂混合制成。

9.一种锂硫电池，其特征在于：包括权利要求8所述的锂硫电池正极、负极、电解质溶液和位于锂硫电池正极、负极之间的隔膜。