[发明专利]正极活性材料及其制备方法、正极材料、正极、及锂硫电池

说明书

一种正极活性材料，含有石墨烯、负载于所述石墨烯上的异质金属元素掺杂的金属硫化物催化剂、及硫单质，所述硫单质负载于所述石墨烯和所述异质金属元素掺杂的金属硫化物催化剂上。本发明还提供一种正极活性材料的制备方法、正极材料、正极、及锂硫电池。本发明提供的应用该正极活性材料的锂硫电池具有较长的循环寿命和较强的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂硫电池技术领域，尤其涉及一种正极活性材料，所述正极活性材料的制备方法，应用所述正极活性材料的正极材料，应用所述正极材料的正极，及应用所述正极的锂硫电池。

背景技术

在锂硫电池的充放电过程中，生成的中间价态多硫化物与碳基材料的亲和力较差，导致中间价态多硫化物易溶解到电解液中并发生副反应，从而造成了硫活性物质的损失，进而导致锂硫电池的容量快速衰减。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种正极活性材料，以解决上述锂硫电池的容量易快速衰减的问题。

另，还有必要提供一种正极活性材料的制备方法。

另，还有必要提供一种正极材料。

另，还有必要提供一种正极。

另，还有必要提供一种锂硫电池。

一种正极活性材料，含有石墨烯、负载于所述石墨烯上的异质金属元素掺杂的金属硫化物催化剂、及硫单质，所述硫单质负载于所述石墨烯和所述异质金属元素掺杂的金属硫化物催化剂上。

进一步地，所述异质金属元素掺杂的金属硫化物催化剂中，所述异质金属元素和所述金属硫化物中的金属元素为镍、钴、铜、钼、钛、锌、钪、钨、钒、铌、铬、或铁；和/或

所述异质金属元素的质量为所述异质金属元素和金属硫化物中的金属元素的总质量的1～10wt％，所述金属硫化物中的金属元素的质量为所述异质金属元素和金属硫化物中的金属元素的总质量的90～99wt％；和/或

所述异质金属元素掺杂的金属硫化物催化剂的质量为所述正极活性材料的总质量的0.1～10％；和/或

所述异质金属元素掺杂的金属硫化物催化剂均匀地负载于所述石墨烯上；和/或

所述异质金属元素和所述金属硫化物中的金属元素均匀分布在所述异质金属元素掺杂的金属硫化物催化剂中。

进一步地，所述硫单质的质量为所述正极活性材料的总质量的40～90％；和/或

所述硫单质均匀地负载于所述石墨烯和异质金属元素掺杂的金属硫化物催化剂上；和/或

所述硫单质呈颗粒状，所述硫单质的粒径为10～100nm。

进一步地，所述石墨烯的质量为所述正极活性材料的总质量的0.2～50％；和/或

所述石墨烯为片状结构，所述片状结构的厚度为1～100μm；和/或

所述石墨烯的比表面积为100～1000m²g^-1；和/或

所述石墨烯的孔径大小为0.5～100nm。

进一步地，所述石墨烯、硫单质、及异质金属元素掺杂的金属硫化物催化剂的质量比为2～5：4～9：0.1～1。

一种正极活性材料的制备方法，包括以下步骤：

提供第一金属盐、第二金属盐、含硫前驱体、氧化石墨烯、硫单质、第一溶剂、及第二溶剂；

将所述第一金属盐和第二金属盐置于第一溶剂中，进行第一次加热处理，得到多金属氧酸盐；