[发明专利]一种正极活性材料及其制备方法、电池正极和锂硫电池

权利要求书

1.一种正极活性材料，其特征在于，包括多孔碳载体、硫和聚多巴胺层，所述多孔碳载体的外表面和孔洞表面形成有亲水基团，所述硫负载于所述多孔碳载体的外表面和孔洞内部以形成复合材料，所述聚多巴胺层包覆于所述复合材料的表面。

2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述亲水官能团包括-CHO、-OH和-COO^-中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述多孔碳载体为石墨烯多孔碳材料。

4.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述多孔碳载体的比表面积为375～2400m²/g，孔体积为0.53～2.24cm³/g。

5.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述多孔碳载体为颗粒状，所述多孔碳载体的粒径为0.5～10um。

6.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述多孔碳载体包括孔径小于2nm的微孔，孔径2～50nm的介孔和孔径50～100nm的大孔。

7.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述多孔碳载体和所述硫的质量比为10～45：55～90。

8.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述聚多巴胺层的厚度为2～20nm。

9.如权利要求1～8任意一项所述的正极活性材料的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

将多孔碳载体置于碱液中进行处理后干燥；

多孔碳载体和硫进行混合，加热使硫渗入至所述多孔碳载体的外表面和孔洞内部；

将硫和多孔碳载体的复合材料置于多巴胺溶液中，使多巴胺聚合于复合材料的表面形成聚多巴胺层。

10.根据权利要求9所述的正极活性材料的制备方法，其特征在于，所述多孔碳载体由以下方法制备得到：

将大网格树脂与金属离子盐溶液混合，搅拌干燥得到吸附金属离子的树脂；

将吸附金属离子的树脂进行粉碎，加入过渡性模腔填充剂，所述过渡性模腔填充剂为氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙中的一种或多种，混合均匀；

将混合物加入扩孔剂溶液中，所述扩孔剂为氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化钙中的一种或多种，搅拌后干燥；

得到的产物于保护性气氛中热处理；

热处理后的产物进行酸洗、过滤、干燥后得到多孔碳载体。

11.根据权利要求9所述的正极活性材料的制备方法，其特征在于，多孔碳载体的碱液处理包括：

将多孔碳载体置于碱液中，碱液的浓度为0.1M～5M，处理温度为150℃～200℃，处理时间为1～10h。

12.根据权利要求9所述的正极活性材料的制备方法，其特征在于，多孔碳载体和硫的加热温度为120℃～200℃，加热时间为3～24h。

13.根据权利要求9所述的正极活性材料的制备方法，其特征在于，将硫和多孔碳载体的复合材料分散在tris溶液中，加入多巴胺粉末搅拌4～16h，复合材料和多巴胺粉末的质量比为10：1～3，抽滤烘干，得到电池负极材料。

14.一种电池正极，其特征在于，包括集流体、导电剂、粘结剂以及如权利要求1～8任一项所述的正极活性材料，所述导电剂、粘结剂和所述正极活性材料相互混合涂覆于所述集流体上。

15.一种锂硫电池，其特征在于，包括电池负极、电解液以及如权利要求14所述的电池正极。