[发明专利]一种锂硫电池正极材料、及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将含金属的硫化物分子筛与硫单质混合，一次加热得到载硫的硫化物分子筛；

(2)在所述载硫的硫化物分子筛中加入包覆碳源和碳材料，二次加热得到锂硫电池正极材料；

所述碳材料为石墨烯、石墨炔和碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合；

包覆碳源包括聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚氧乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、钛酸四丁酯和磷酸锂中的任意一种或至少两种的组合；

所述锂硫电池正极材料包括载硫的硫化物分子筛和包覆在所述载硫的硫化物分子筛外的碳包覆层；

所述锂硫电池正极材料内还包括负载在所述载硫的硫化物分子筛上的碳材料；

所述载硫的硫化物分子筛包括含金属的硫化物分子筛和设置于所述含金属的硫化物分子筛孔道内的硫单质。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含金属的硫化物分子筛的化学式为M₁-MS，所述M₁包括Fe、Cu、Co、Zn、Li、Mn和Na中的任意一种或至少两种的组合。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述含金属的硫化物分子筛的化学式为M₁-MS，所述M₁为Co。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述含金属的硫化物分子筛的化学式为M₁-MS，所述M包括Sb、Sn、Ga、Ge和In中的任意一种或至少两种的组合。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述含金属的硫化物分子筛的化学式为M₁-MS，所述M为Sb。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含金属的硫化物分子筛的孔道直径为0.1～5nm。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含金属的硫化物分子筛的比表面积为100～10000m²/g。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述含金属的硫化物分子筛的比表面积为500～3000m²/g。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂硫电池正极材料的组成按质量百分数计，包括以下组分：

载硫的硫化物分子筛 50wt％～80wt％

碳包覆层 3wt％～15wt％

碳材料 8wt％～20wt％；

所述锂硫电池正极材料各组分总质量百分数之和计为100％。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述载硫的硫化物分子筛的组成按质量百分数计，包括以下组分：

含金属的硫化物分子筛 10wt％～30wt％

硫单质 70wt％～90wt％；

所述载硫的硫化物分子筛各组分总质量百分数之和计为100％。

11.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述含金属的硫化物分子筛的制备方法包括如下步骤：将M₁源、M源、硫源和辅助溶剂混合，水热后将得到的产物洗涤，干燥，得到含金属的硫化物分子筛。

12.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述M₁源、M源和硫源的摩尔比为2～40:4～48:1～97。