[发明专利]一种含硫电极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种含硫电极材料，包括多孔基材及填充于所述多孔基材的孔结构中的含硫组分，其特征在于：所述电极材料中还含有表面活性剂，所述表面活性剂分布于所述多孔基材及所述含硫组分之间，所述表面活性剂的质量为所述多孔基材总质量的0.001％～20％；

其制备方法包括如下步骤：

步骤1，多孔前驱体材料的制备：将表面活性剂溶解于溶剂中，之后与多孔材料混合；待含有表面活性剂的溶液充分浸入多孔材料后，取出多孔材料，加热去除溶剂得到多孔前驱体材料；

步骤2，硫电极材料制备：将含硫组分填充进入步骤1制备得到的多孔前驱体材料中，得到硫电极材料；

在填充含硫组分前，对多孔基材前驱体进行负压处理；填充过程中施加超声波处理；填充完成后向反应器中通入保护气体，通气后的气压小于或等于100Mpa；

步骤2所述的填充过程包括熔融硫渗透。

2.一种权利要求1所述的含硫电极材料，其特征在于，所述含硫组分包括硫单质、硫基化合物和硫复合物中的至少一种；所述多孔基材包括多孔碳材料、官能化多孔碳材料、金属多孔材料和官能化金属多孔材料中的至少一种。

3.一种权利要求2所述的含硫电极材料，其特征在于，所述硫单质包括升华硫和/或高纯硫；所述硫基化合物包括有机硫化物、Li₂S_n和碳硫聚合物(C₂S_v)_m中的至少一种，其中，n≥1，1≤v≤8，1≤m；所述硫复合物包括硫/碳复合物、硫/导电聚合物复合物和硫/无机氧化物中的至少一种；所述多孔基材的粒径为5nm～200μm，孔直径为0.2nm～2μm，孔隙率为30％～98％。

4.一种权利要求1所述的含硫电极材料，其特征在于，所述表面活性剂分布于所述多孔基材的孔壁或/和多孔基材的表面或/和填充于孔结构中的含硫组分中。

5.一种权利要求1所述的含硫电极材料，其特征在于，所述表面活性剂的量为整个电极材料质量的0.1％～5％；所述表面活性剂包含润湿剂、分散剂、渗透剂、增溶剂、助溶剂和潜溶剂中至少一种；所述润湿剂为阴离子型或/和非离子型润湿剂；所述分散剂为脂肪酸类/脂肪族酰胺类/酯类、石蜡类、金属皂类、低分子蜡类和HPMA中的至少一类；所述渗透剂为非离子型或/和阴离子型渗透剂。

6.一种权利要求5所述的含硫电极材料，其特征在于，所述阴离子型润湿剂包括烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐、羧酸皂类和磷酸酯中的至少一种；所述非离子型润湿剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚和聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物中的至少一种；所述分散剂为乙烯基双硬脂酰胺、油酸酰、硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、液体石蜡、微晶石蜡、硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、聚乙烯蜡和聚乙二醇中的至少一种；所述非离子型渗透剂包含JFC、JFC-1、JFC-2和JFC-E中至少一种；所述阴离子型渗透剂包含快速渗透剂T、耐碱渗透剂OEP-70、耐碱渗透剂AEP、高温渗透剂JFC-M中的至少一种；所述助溶剂包括苯甲酸、苯甲酸钠、水杨酸、水杨酸钠、对氨基苯甲酸、乌拉坦、尿素、酰胺、乙酰胺、硼砂和碘化钾中的至少一种；所述潜溶剂包括乙醇、甘油、丙二醇和聚乙二醇中的至少一种。

7.一种权利要求1所述的含硫电极材料，其特征在于，步骤1所述溶剂为有机溶剂或/和无机溶剂，所述有机溶剂包括芳香烃类、脂肪烃类、脂环烃类、卤化烃类、醇类、醚类、酯类、酮类和二醇衍生物中的至少一类；所述无机溶剂包括水、无机酸、二硫化碳、液氨、液态二氧化碳、液氮和液态二氧化硫中的至少一种。