[发明专利]一种高结构规整度的硫化聚丙烯腈正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种高结构规整度的硫化聚丙烯腈正极材料，其特征在于，其1.10～1.20，其吡啶结构含量为44～58％。

2.根据权利要求1所述的硫化聚丙烯腈正极材料，其特征在于，其I_D/I_G值为1.10～1.19，可选地为1.115～1.17，可选地为1.12～1.168，可选地为1.127～1.168，可选地为1.12～1.135，可选地为1.127；

和/或，吡啶结构含量为44％～56％，可选地为45％～55％，可选地为45.71％～54.34％，可选地为52％～56％，可选地为54％～55％，可选地为54.34％。

3.一种高结构规整度的硫化聚丙烯腈正极材料的制备方法，其特征在于，包括聚丙烯腈的改性和硫化：其中，聚丙烯腈的改性方法为：将聚丙烯腈在有氧条件下热处理制备环化聚丙烯腈材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，聚丙烯腈的改性方法中，

热处理包括：加热至150～250℃保温反应，可选地保温反应温度为160～240℃，可选地为180～220℃，可选地为200～220℃，可选地为200℃；可选地，保温反应的时间为0.5～6h，可选地为1～5h，可选地为2～5h，可选地为1.8～2.5h，可选地为2h；可选地，热处理的保温反应包括：200℃保温2小时，或220℃保温2小时，或180℃保温2小时；和/或，

热处理的加热至保温反应的升温速率为1～5℃/min，可选地为1～3℃/min，可选地为2℃/min；和/或，

所述有氧条件为空气氛围；和/或，

所述聚丙烯腈为粉末状，可选地，聚丙烯腈在热处理前进行研磨。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，硫化方法为：将环化聚丙烯腈与升华硫混合，加入酒精球磨数小时，球磨后干燥，于惰性气体中加热硫化得黑色粉末；

可选地，环化聚丙烯腈与升华硫的质量比为1：(3～6)，可选地为1：4；

可选地，干燥条件为：在50～70℃烘箱中干燥6小时以上；

可选地，加热硫化的温度为：从室温以3-10℃/min的升温速率加热至150-160℃，保温1-3小时，而后以3-10℃/min的升温速率继续加热至250-500℃保温3-8小时，自然冷却至室温；

可选地，加热硫化的温度为：从室温以3-8℃/min的升温速率加热至150-160℃，保温1-3小时，而后以3-8℃/min的升温速率继续加热至250-350℃保温3-8小时，自然冷却至室温；

可选地，加热硫化的温度为：从室温以5℃/min的升温速率加热至155℃，保温2小时，而后以5℃/min的升温速率继续加热至300℃保温6小时，自然冷却至室温。

6.根据权利要求3至5任一所述的制备方法，其特征在于，还包括：硫化后进行除硫：将硫化后的黑色粉末于惰性气体中由室温以升温速率为3-10℃/min加热至250-300℃保温10小时以上，结束保温过程后自然冷却至室温；

可选地，除硫方法为：将硫化后的黑色粉末于惰性气体中由室温以升温速率为5℃/min加热至300℃保温10小时以上或12小时，结束保温过程后自然冷却至室温。

7.一种硫化聚丙烯腈电池，其特征在于，包括正极片，正极片的原料包括：权利要求1或2所述的高结构规整度的硫化聚丙烯腈正极材料或权利要求3至6任一所述的制备方法制备的高结构规整度的硫化聚丙烯腈正极材料，及导电剂和粘结剂，质量比为6:(2.5～3.5):(0.5～1.5)。

8.根据权利要求7所述的硫化聚丙烯腈电池，其特征在于，高结构规整度的硫化聚丙烯腈正极材料、导电剂和粘结剂的质量比为6：3：1；

和/或，所述导电剂为乙炔黑；

和/或，所述粘结剂为明胶溶液，可选地，明胶溶液的浓度为1.5～2.5wt％，可选地，粘结剂中的水分在电池制备的干燥过程中除去。