[發明專利]一種鋰硫電池的正極活性材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210371108.2
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN102867963A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 裴海娟;郭瑞;湯衛平;解晶瑩;于升學;李永;劉雯
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/38
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;賈慧琴

1.一種鋰硫電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，該方法包含以下具體步驟：

???步驟1，納米孔碳材料前驅體的制備：將ZnO納米粒子均勻攪拌分散到聚丙烯酰胺水溶液中，得到ZnO納米粒子懸浮液；將分散后的懸浮液干燥，得到ZnO納米粒子/聚丙烯酰胺復合材料；隨后將其在惰性氣氛保護下高溫碳化得到ZnO納米粒子/碳復合材料；

???步驟2，納米孔碳材料孔內原位生成納米ZnS粒子：在惰性氣氛保護下，將ZnO納米粒子/碳復合材料加入到堿金屬硫化物溶液中，其中，ZnO與堿金屬硫化物的摩爾比為1：2.0~10.0，在水浴加熱的條件下，充分攪拌，待反應完全后洗滌，過濾，得到ZnS納米粒子/碳復合材料；

步驟3，納米硫粒子/碳復合材料制備：將ZnS納米粒子/碳復合材料分散在水中形成懸浮液，在充分攪拌的條件下，采用氧化劑使ZnS納米粒子/碳復合材料中的ZnS轉化為S單質，洗滌、干燥，即可得到分散均勻的納米硫粒子/碳復合材料。

2.如權利要求1所述的鋰硫電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，步驟1中的ZnO粒子粒徑范圍為2nm到1微米。

3.如權利要求1或2所述的鋰硫電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，步驟1中的聚丙烯酰胺的分子量從1萬到5000萬，聚丙烯酰胺水溶液濃度按重量百分數計為1%-20%。

4.如權利要求3所述的鋰硫電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，步驟1中，碳化溫度為450℃~1000℃之間，碳化時間為1小時到48小時。

5.如權利要求1所述的鋰硫電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，步驟1中所述的惰性氣氛為純N₂、Ar、N₂-H₂混合氣、Ar-H₂混合氣中的任意一種。

6.如權利要求1所述的鋰硫電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，步驟2中所述的惰性氣氛為純N₂、Ar。

7.如權利要求1所述的鋰硫電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，步驟2中，堿金屬硫化物為Na₂S、K₂S或二者的混合物。

8.如權利要求7所述的鋰硫電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，步驟2中，所述的堿金屬硫化物溶液濃度從0.01mol/L到2mol/L。

9.如權利要求1所述的鋰硫電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，步驟3中，氧化劑為Na₂SO₃、FeCl_3、Fe₂(SO₄)₃、KMnO₄、Br₂、I₂、H₂O₂中的一種或多種。

10.一種根據權利要求1所述的方法制備的鋰硫電池正極活性材料，其特征在于，在納米孔碳材料的孔內，均勻地填充設置納米硫粒子，形成納米硫粒子/碳復合材料，其中，該納米孔碳材料的孔徑為2nm到1微米。