[发明专利]高活性物质含量的锂硫电池正极复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种高活性物质含量的锂硫电池正极复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将过渡金属源均匀分散在基液中，再加入硫源于50～60℃加热至硫源溶解，得到溶液A，其中，所述过渡金属源为钒源或钴源，按物质的量计，所述过渡金属源中钒元素或钴元素与所述硫源中硫元素的比为1：(5～40)；

2)将溶液A与液体B混合至均匀，得到悬浮液C，其中，所述液体B为三维结构石墨烯和有机溶剂的混合物，所述液体B中三维结构石墨烯的浓度为3～5mg·ml^-1；

3)将所述悬浮液C于120～220℃反应10～20h，抽滤，洗涤，烘干，得到固体粉末为锂硫电池正极复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1)中，所述溶液A中硫元素的浓度为42～178mg·ml^-1；

在所述步骤1)中，所述硫源包括硫代乙酰胺和/或硫脲；

在所述步骤1)中，所述过渡金属源为偏钒酸钠或乙酸钴；

在所述步骤1)中，所述基液为水或氢氧化钠水溶液，当所述基液为氢氧化钠水溶液时，所述溶液A中氢氧化钠的浓度为9～37mg·ml^-1。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤2)中，按体积份数计，所述溶液A与液体B的比为(47～50)：(60～100)；

在所述步骤2)中，所述有机溶剂为乙二醇；

在所述步骤2)中，通过超声和/或磁力搅拌实现溶液A与液体B的混合均匀，其中，超声的功率为40～60kHz，超声的时间为30～60min；

在所述步骤2)中，所述液体B的制备方法为：将三维结构石墨烯和有机溶剂混合，在40～60kHz的功率下超声30～80min。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤3)中，所述烘干的温度为60～80℃，烘干的时间为10～12h；

在所述步骤3)中，所述洗涤为先用去离子水洗，再用酒精洗，最后再用去离子水洗。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤3)中，于120～220℃反应10～20h为：先于120～130℃反应10～12h，再于220～240℃反应10～12h。

6.如权利要求1～5中任意一项所述制备方法获得的锂硫电池正极复合材料。

7.基于权利要求6所述锂硫电池正极复合材料制备极片的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将锂硫电池正极复合材料和单质硫混合，再加入碳纳米管分散液作为导电添加剂，混合均匀，得到浆料，将所述浆料涂敷于铝箔上，烘干，得到极片，其中，按质量份数计，所述锂硫电池正极复合材料、单质硫和碳纳米管分散液中碳纳米管的比为(13～83)：(15～85)：(2～5)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述碳纳米管分散液为水和碳纳米管的混合物，所述碳纳米管分散液中碳纳米管的浓度为0.15～1.0wt％。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述烘干为：室温20～25℃晾干至少8～24h，再于60℃烘干至少5～10h。

10.如权利要求6～9中任意一项所述方法获得的极片。