[发明专利]一种含磷酸铁的锂硫电池正极材料及含此正极材料的锂硫电池的制备

权利要求书

1.一种锂硫电池正极材料的制备方法，由常用的锂电池正极材料磷酸铁和单质硫复合而成，其特征在于：纳米硫由硫代硫酸钠或者多硫化钠与酸反应生成，通过控制实验条件，可以生成直径为几十纳米的硫，所述的磷酸铁由常用的三价铁盐或者含三价铁氧化物与磷酸或者磷酸盐反应生成，且硫被磷酸铁所均匀的分散和包覆。

2.纳米硫的制备：用硫代硫酸钠或者多硫化钠与酸反应制备，具体步骤如下：

在烧杯中加入一定量的去离子水，再加入适量的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌一段时间；将一定量的硫代硫酸钠或者多硫化钠加入上述溶液，磁力搅拌30min以上；量取一定体积的酸，物质的量为硫代硫酸钠或者多硫化物的2～3倍；将量取的酸逐滴加入上述溶液里，搅拌反应几小时，生成乳白色的纳米硫颗粒；将上述溶液离心，转速为8000-10000r/min，反复用去离子水洗涤、离心，直到中性为止；将上述过程处理的硫真空干燥4～10小时，除去水分。

3.如权利要求2所述的纳米硫的制备方法，其特征在于所生产的纳米硫被聚乙烯吡咯烷酮分子所包裹，防止了硫颗粒的进一步生长和团聚；所用的聚乙烯吡咯烷酮的分子质量在10000～1300000之间。

4.如权利要求2所述的纳米硫的制备方法，其特征在于所用硫源为硫代硫酸钠或者多硫化钠。

5.如权利要求2所述的纳米硫的制备方法，其特征在于所用酸为无机酸或者有机酸。

6.一种锂硫电池正极材料的制备，将权利要求2制备的纳米硫分散在去离子水和乙醇的混合物(体积比为1:1)中，在其中合成硫/磷酸铁纳米复合物，具体步骤如下：

一定量聚乙烯吡咯烷酮分散在去离子水和乙醇的混合物(体积比为1:1)中，搅拌一定时间，然后称取一定量权利要求2制备的纳米硫；

将上述溶液超声2～4小时，先称取一定质量的三价铁盐或者含三价铁的氧化物，搅拌1～2小时；

按Fe:P的化学计量比为1:1，加入一定量磷酸或者磷酸盐，搅拌反应2～5小时，真空抽滤，烘干后即得正极材料。

7.如权利要求6所述的正极材料制备方法，其特征在于所用铁源为三价铁盐氯化铁、硝酸铁、硫酸铁或者三价铁化合物。

8.如权利要求6所述的正极材料制备方法，其特征在于所用磷酸根为磷酸、磷酸氢铵或者磷酸二氢铵中的一种。

9.如权利要求6所述的正极材料制备方法，其特征在于所述磷酸铁在硫的原位生成，能更好分散硫并与之紧密的结合。

10.一种锂硫电池正极的制备，其特征在于由不同硫含量的正极材料、导电剂和粘结剂按一定比例分散于溶剂中，研磨15min以上，将浆料涂在集流体上并真空烘干。

11.包含此正极材料的锂硫电池，其特征在于包括权利要求10所述的锂硫电池正极、负极、电解质溶液、隔膜、垫片、弹片以及电池壳。