[发明专利]一种锂硫电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂硫电池正极材料，其特征在于：所述正极材料由中空纳米硫球和聚多巴胺膜组成，其中，聚多巴胺膜包覆在中空纳米硫球的表面；所述中空纳米硫球的中空区域半径为90～120nm，实心区域的厚度为80～120nm；所述聚多巴胺膜的厚度为30～60nm。

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：所述方法具体步骤如下：

(1)制备中空纳米硫球

将分散剂溶解于去离子水中，于10～40℃下加入硫源，分散均匀，得到浑浊液a；以≤20μL/min的速度向浑浊液a中滴加反应酸，滴加结束后于10～40℃反应4～24h，离心后分离，得到沉淀1；用去离子水清洗沉淀1至pH为中性，于40～55℃下干燥，得到中空纳米硫球；

(2)制备锂硫电池正极材料

将所述中空纳米硫球加入pH为8.0～9.0的三(羟甲基)氨基甲烷缓冲液，分散均匀，得到浑浊液b；于5～20℃下，以100～1000mg/min的速度将多巴胺盐酸盐固体加入浑浊液b中，于超声下进行聚合反应4～24h，离心后分离，得到沉淀2，用去离子水清洗沉淀2至pH为中性，于40～55℃下干燥，得到所述锂硫电池正极材料。

3.根据权利要求2所述的一种锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮，十二烷基苯磺酸钠和亚甲基双萘磺酸钠中的一种以上；所述硫源为硫代硫酸钠和硫代硫酸铵中的一种以上；所述反应酸为盐酸，硫酸和醋酸中的一种以上；所述分散剂与水的质量比为1:100～1:20；所述硫源与分散剂的摩尔比为1:1～1:10；所述硫源与反应酸的摩尔比为1:1.5～1:5；所述反应酸的浓度为0.5～2mol/L。

4.根据权利要求3所述的一种锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述硫源为硫代硫酸钠；所述分散剂与水的质量比为1:50；所述硫源与分散剂的摩尔比为1:5；所述硫源与反应酸的摩尔比为1:3；所述反应酸的浓度为0.5mol/L。

5.根据权利要求2所述的一种锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述反应酸的滴加速度为20μL/min；所述反应温度为30℃；所述离心分离的转数为3500rpm以上。

6.根据权利要求2所述的一种锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述三(羟甲基)氨基甲烷缓冲液由三(羟甲基)氨基甲烷、盐酸和水混合制得，其中盐酸为0.1mol/L的稀盐酸，所述三(羟甲基)氨基甲烷缓冲液的pH为8.5；所述水的纯度大于等于去离子水的纯度；所述中空纳米硫球与缓冲液的质量比为1:500～1:2000；所述多巴胺盐酸盐和中空纳米硫球的质量比为1:100～1:4。

7.根据权利要求6所述的一种锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述中空纳米硫球与缓冲液的质量比为1:2000；所述多巴胺盐酸盐和中空纳米硫球的质量比为1:5。

8.根据权利要求2所述的一种锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于：

步骤(2)所述多巴胺盐酸盐固体的添加速度为1000mg/min；所述聚合反应反应时间为8h。