[发明专利]一种硫碳复合正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用作锂硫电池电极的复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

1)将甲酰胺或溶有金属盐的甲酰胺溶液置于高压反应釜中，一定温度下反应，得到黑色粉末状产物；

2)将所述黑色粉末状产物进行纯化，即得甲酰胺衍生碳；

3)将所述甲酰胺衍生碳与硫粉按一定质量比混合得到混合物，并将所述混合物与一定量的极性溶剂混合，一定温度下研磨，得到研磨产物；

4)将研磨产物真空干燥，去除溶剂即得甲酰胺衍生碳/硫复合材料。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述金属盐中金属离子选自锌、铁、钴、镍、铜、锡、钼或钨中的一种；金属盐选自对应金属的氯化盐、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、醋酸盐或乙酰丙酮盐中的一种；优选地，步骤1)中反应温度范围为160-220℃，反应时间为1-72小时。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中纯化是通过包括清洗、离心和干燥的步骤实现的；其中，所述清洗是以水或乙醇为溶剂对步骤1)得到的黑色粉末状产物进行清洗，所述干燥的温度范围为60-80℃。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述甲酰胺衍生碳与硫粉的质量比为21：9-49。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述极性溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺或氮甲基吡咯烷酮中的任一种；以mL:g计，所述极性溶剂与混合物的比例为20-50：1。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中真空干燥箱干燥温度范围和干燥时间范围为：50-80℃、10-15小时。

7.根据如权利要求1-7所述的制备方法制备得到的用作锂硫电池电极的复合材料。

8.一种电极片，其特征在于，所述电极片是通过包括下述步骤的方法制备得到的：

将权利要求7所述的复合材料、导电炭黑和粘结剂按照一定质量比混合，搅拌均匀后转移至球磨罐中混浆，并加入适量的低沸点极性溶剂进行球磨；球磨完成后，将球磨产物转移至适当容器中，搅拌，室温缓慢挥发溶剂；等待达到适度的固含量和粘度后，将此浆料均匀的在集流体镍箔上涂布一定厚度，干燥；辊压、剪裁即得电极片。

9.如权利要求8所述的电极片，其特征在于，所述复合材料、导电炭黑和粘结剂中粘结剂的比重为10％，复合材料与导电炭黑的质量比为14-5：4；优选地，混浆时加入适量的溶剂可选取乙醇、甲醇或去离子水，与固体材料对应的体积比重为：每克固体材料对应20-50mL；所述涂布条件具体为：浆料的涂布厚度为100-200μm，涂布后烘干浆料的时间可设置为6-12小时，温度设置为50-80℃。

10.一种锂硫电池，所述锂硫电池是通过在惰性气氛保护下，将正极片、隔膜、负极材料和电解液组装得到的，其特征在于，所述锂硫电池的正极片为如权利要求8或9所述的电极片，负极材料选自金属锂片、金属锡纳米材料、硅颗粒、铝锡合金材料中的任一种或多种。