[发明专利]包含聚酰亚胺的正极活性材料、其制造方法和包含其的锂-硫电池

权利要求书

1.一种聚酰亚胺-碳-硫复合材料，其包含：

多孔碳类二次粒子，所述多孔碳类二次粒子通过集合和团聚多个碳类一次粒子而形成；

聚酰亚胺涂层，所述聚酰亚胺涂层被涂覆在所述碳类二次粒子的孔的内部和外部上；以及

硫(S)，所述硫(S)被负载在所述碳类二次粒子的孔上。

2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺-碳-硫复合材料，其中所述聚酰亚胺涂层在所述多孔碳类二次粒子的表面上连续或不连续地形成涂层，或者所述聚酰亚胺涂层使得所述孔得以保持，并且形成多孔涂层。

3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺-碳-硫复合材料，其中所述聚酰亚胺对所述碳类二次粒子的重量比为5：95至20：80。

4.根据权利要求1所述的聚酰亚胺-碳-硫复合材料，其中所述碳类二次粒子是选自如下物质中的至少一种：石墨系列，包括天然石墨、人造石墨、膨胀石墨、石墨烯、氧化石墨烯、Super-P和Super-C；活性炭系列；炭黑系列，包括丹卡黑、科琴黑、槽法炭黑、炉黑、热裂法炭黑、接触炭黑、灯黑、乙炔黑；碳纳米结构体，包括碳纤维系列、碳纳米管(CNT)和富勒烯；以及它们的组合。

5.根据权利要求1所述的聚酰亚胺-碳-硫复合材料，其中所述碳类二次粒子具有1μm至50μm的平均粒径。

6.根据权利要求1所述的聚酰亚胺-碳-硫复合材料，其中所述碳类二次粒子具有0.2cm³/g至4.0cm³/g的孔体积。

7.根据权利要求1所述的聚酰亚胺-碳-硫复合材料，其中所述碳类二次粒子具有100m²/g至2000m²/g的比表面积。

8.根据权利要求1所述的聚酰亚胺-碳-硫复合材料，其中硫是选自如下物质中的至少一种：

单质硫S₈；

固体Li₂S_n，其中n≥1；

在其中溶解有固体Li₂S_n的正极电解质，其中n≥1；

有机硫化合物；和

碳-硫聚合物(C₂S_x)_n，其中x＝2.5至50，且n≥2。

9.根据权利要求1所述的聚酰亚胺-碳-硫复合材料，其中基于所述复合材料的总重量，硫的含量为30重量％至90重量％。

10.一种聚酰亚胺-碳-硫复合材料的制备方法，包括

1)使用碳类材料制备二次粒子；

2)将碳类二次粒子和聚酰亚胺前体的溶液混合；

3)通过酰亚胺化所述聚酰亚胺前体来制备聚酰亚胺-碳复合材料；以及

4)通过将硫负载在所述聚酰亚胺-碳复合材料上，制备所述聚酰亚胺-碳-硫复合材料。

11.根据权利要求10所述的聚酰亚胺-碳-硫复合材料的制备方法，其中，通过对含有所述碳类材料的溶液进行喷雾干燥来制备步骤1)中的二次粒子。

12.根据权利要求10所述的聚酰亚胺-碳-硫复合材料的制备方法，其中步骤2)中的聚酰亚胺前体为聚酰胺酸(PAA)。

13.根据权利要求10所述的聚酰亚胺-碳-硫复合材料的制备方法，其中，通过在60℃至400℃的温度范围内逐步升高温度从而进行热处理来进行步骤3)中的酰亚胺化。

14.一种用于锂-硫电池的正极，包含权利要求1至9中任一项的聚酰亚胺-碳-硫复合材料。