[发明专利]柔性自支撑正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种柔性自支撑正极材料，其特征在于，其由活性物质材料和气凝胶骨架构成，所述活性物质材料附着在所述气凝胶骨架的内部孔隙结构中，所述活性物质材料为单质硫、硫化锂或硫化钠，所述气凝胶骨架由还原氧化石墨烯和过渡金属掺杂的碳纳米材料构成。

2.如权利要求1所述的柔性自支撑正极材料，其特征在于，所述过渡金属掺杂的碳纳米材料中，所述碳纳米材料为碳纳米管或碳纳米纤维，所述过渡金属包括铁、钴、镍、铜、锌中的一种。

3.如权利要求2所述柔性自支撑正极材料，其特征在于，所述碳纳米管的长度在5μm到100μm之间、直径在30nm到90nm之间；

所述碳纳米纤维的碳纳米纤维的长度在5-15μm之间、直径在50-300nm之间。

4.一种如权利要求1-3任一项所述的柔性自支撑正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将过渡金属掺杂的碳纳米材料加入氧化石墨烯分散液中分散均匀，得到均一的悬浮液，将所述悬浮液冷冻干燥后进行自蔓延燃烧还原，制得掺杂碳纳米材料增强的石墨烯基气凝胶；

将所述掺杂碳纳米材料增强的石墨烯基气凝胶浸没在溶解有活性物质材料的溶液中，使溶液完全挥发，制得含有活性物质的气凝胶，将所述气凝胶热压、裁切，制得柔性自支撑正极材料。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述过渡金属掺杂的碳纳米材料为过渡金属掺杂的碳纳米管，所述过渡金属掺杂的碳纳米管的制备方法为：将金属盐和碳源混合后充分研磨，煅烧制得，其中，所述金属盐为过渡金属的硝酸盐、硫酸盐或氯化盐。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐和所述碳源的质量比为1：(5-10)。

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的具体工艺为：在惰性气体和氢气的混合气氛中以2-5℃/min的升温速率升温至700-900℃后，至多保温5小时。

8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯分散液的浓度为2.5mg/mL-10mg/mL；

所述过渡金属掺杂的碳纳米材料的添加量为所述氧化石墨烯质量的1％-5％；

所述溶解有活性物质材料的溶液中，所述活性物质材料的浓度为10mg/mL-20mg/mL。

9.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述热压的具体工艺为：将所述气凝胶加热保温10-24h后，压制成薄膜。

10.如权利要求1-3任一项所述的柔性自支撑正极材料在用于制备锂硫电池或室温钠硫电池中的应用。