[发明专利]锂硫电池复合正极材料、其制备方法及锂硫电池

权利要求书

1.一种锂硫电池复合正极材料，其特征在于，所述复合正极材料包括碳纳米管、纳米硫颗粒和氟化铝；

所述纳米硫颗粒负载在所述碳纳米管的表面，形成硫/碳复合材料；

所述氟化铝包覆在所述硫/碳复合材料的表面，形成氟化铝包覆层。

2.根据权利要求1所述的锂硫电池复合正极材料，其特征在于，所述复合正极材料中纳米硫颗粒的质量分数为80～93％；碳纳米管的质量分数为3～7％；氟化铝的质量分数为4～13％。

3.根据权利要求1所述的锂硫电池复合正极材料，其特征在于，所述纳米硫颗粒的粒径为50～200nm；所述碳纳米管的长度为0.5～10μm；所述氟化铝包覆层的厚度为2～20nm。

4.如权利要求1～3中任一项所述的锂硫电池复合正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、分别配置硫代硫酸钠溶液、盐酸溶液、氟化铵溶液和硝酸铝溶液备用；

S2、将碳纳米管分散在步骤S1所得硫代硫酸钠溶液中，加入分散剂，超声振荡、搅拌，得含碳纳米管的硫代硫酸钠溶液；

S3、将步骤S1所得盐酸溶液缓慢滴加到步骤S2所得含碳纳米管的硫代硫酸钠溶液中，过滤、洗涤至中性，得硫/碳复合材料；

S4、将步骤S3所得硫/碳复合材料超声分散于步骤S1所得氟化铵溶液中，得含硫/碳复合材料的氟化铵溶液；

S5、将步骤S1所得硝酸铝溶液缓慢滴加至步骤S4所得含硫/碳复合材料的氟化铵溶液中，过滤、洗涤、干燥，即得锂硫电池复合正极材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，硫代硫酸钠溶液、氟化铵溶液和硝酸铝溶液的浓度均为0.01～0.05mol/L，盐酸溶液的浓度为0.1～0.5mol/L；所述步骤S2中，分散剂为烷基酚聚氧乙烯醚-10或聚乙烯吡咯烷酮，分散剂的加入量为碳纳米管质量的10倍。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2和步骤S4中，超声功率为40～60kHz，超声时间为20～40min；所述步骤S2中，搅拌的速率为300～500r/min；所述步骤S3和步骤S5中，滴加的速率为30～90滴/分钟。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，干燥的温度为60～80℃，干燥时间为4～12h。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，洗涤步骤具体为：先用去离子水洗涤三次，再用乙醇洗涤一次。

9.一种锂硫电池，其特征在于，所述锂硫电池中使用如权利要求1～3中任一项所述的锂硫电池复合正极材料，或者使用由权利要求4～8中任一项所述的制备方法制备的锂硫电池复合正极材料。

10.根据权利要求9所述的锂硫电池，其特征在于，所述锂硫电池的首次充放电容量在900mAh/g以上，经100次充放电之后，其比容量仍达到830mAh/g以上，容量保持率超过86％。