[发明专利]一种硫复合正极材料的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种硫复合正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将锂离子基质材料和导电基质材料混合后，球磨，得到混合物A；

2)将单质硫与所述混合物A混合后，球磨，得到混合物B；

3)在惰性气体保护下，采用熔融扩散法将所述混合物B热处理，然后，冷却，得到硫复合正极材料。

2.根据权利要求1所述的硫复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中所述锂离子基质材料为LiI、LIBr、LiCl、LiTFSi、Li₇La₃Zr₂O₁₂、Li_6.4Ga_0.2La₃Zr₂O₁₂、Li_0.33La_0.557TiO₃、Li₅La₃ZrNb₂O₁₂、Li₃PS₄中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的硫复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中所述导电基质材料为有序介孔碳、碳纳米纤维、科琴黑、多壁式碳纳米管、金属有机框架、石墨烯、氮掺杂多孔碳、氮掺杂多壁式碳纳米管、硼掺杂多孔碳、硼掺杂多壁式碳纳米管、磷掺杂多孔碳、磷掺杂多壁式碳纳米管、单壁式碳纳米管/微孔碳、多壁式碳纳米管/介孔碳、多壁式碳纳米管/中空纳米管、有序介孔碳/微孔碳中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的硫复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中所述锂离子基质材料和所述导电基质材料的质量比为(1-4)∶(1-4)，所述球磨的球磨转速为100-600转/分钟，球磨时间为8-24h。

5.根据权利要求1所述的硫复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中所述单质硫与所述混合物A的质量比为(2-4)∶1，所述球磨的球磨转速为50-200转/分钟，球磨时间为1-10h。

6.根据权利要求1所述的硫复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中所述惰性气体为氮气、氩气氮气、氩气、氦气、氖气中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的硫复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中所述热处理的热处理温度为100-300℃，热处理时间为6-24h。

8.一种全固态锂硫电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将粘结剂溶解于溶剂中，然后，加入导电剂，以及权利要求1至7任一项所述的硫复合正极材料的制备方法制得的硫复合正极材料，搅拌均匀，并调节溶液粘度，得到正极浆料；

将所述正极浆料涂覆在铝箔上，经烘干、辊压、分切后，得到正极片；

将所述正极片、固体电解质和金属锂负极通过叠片工艺组装，得到全固态锂硫电池。

9.根据权利要求8所述的全固态锂硫电池的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚氯乙烯的一种或多种；所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、四氢呋喃中的一种或多种；所述导电剂为乙炔黑、SuperP、科琴黑中的一种或多种；所述固体电解质为聚合物固体电解质、无机固体电解质、复合固体电解质、凝胶型固体电解质中的一种或多种。

10.根据权利要求8所述的全固态锂硫电池的制备方法，其特征在于，所述硫复合正极材料、所述导电剂、所述粘结剂的质量比为(70-80)∶(5-20)∶(10-15)；所述正极浆料的粘度为7000-9000cps。