[發明專利]導電聚合物/離子聚合物/石墨烯多功能膜層包覆碳/硫復合正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710406673.0
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107342401B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 徐輝;劉強;覃旭松;鄧遠富;齊威虎;陳國華
• 申請（專利權）人: 深圳啟辰新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

1.一種導電聚合物/離子聚合物/石墨烯多功能膜層包覆碳/硫復合正極材料，其特征是：在導電碳/硫復合物的表面上，從里往外依次包覆有石墨烯功能膜層、離子聚合物功能膜層和導電聚合物功能膜層。

2.根據權利要求1所述的導電聚合物/離子聚合物/石墨烯多功能膜層包覆碳/硫復合正極材料，其特征是：所述的石墨烯層包覆碳/硫復合物顆粒直徑≥8微米。

3.一種如權利要求1或2所述的導電聚合物/離子聚合物/石墨烯多功能膜層包覆碳/硫復合正極材料的制備方法，其特征是包括以下步驟：

S1，導電碳/硫復合物制備：將導電碳與硫按照1:4～1:9的比例混合后放入有機溶劑中進行超聲溶解，時間為30分鐘～180分鐘，然后進行低溫真空蒸發除去有機溶劑，真空度為500Pa～5000Pa，蒸發溫度為30℃～60℃，得到碳/硫復合物；

S2，石墨烯功能膜層包覆：將步驟S1所得到的碳/硫復合物放入氧化石墨烯水溶液中進行攪拌，添加快速還原劑，快速攪拌2分鐘～10分鐘，得到黑色絮狀沉淀物，經常規過濾、清洗、干燥后得到直徑≥8微米顆粒的石墨烯包覆碳/硫復合物；

S3，離子聚合物包覆：將步驟S2所得石墨烯包覆碳/硫復合物分散到離子聚合物單體水溶液中進行包覆，反應時間為20分鐘～120分鐘,反應溫度為10度～40度，經常規過濾、清洗、干燥后得到離子聚合物包覆石墨烯/碳/硫復合材料；

S4，導電聚合物包覆：將步驟S3所得離子聚合物包覆石墨烯/碳/硫復合材料放入低溫氣相沉積容器內，通入氣態的聚合物單體和氧化劑，在真空狀態下沉積20分鐘～120分鐘，真空度為100～1000帕斯卡，容器轉動速率為300轉/分鐘～1200轉/分鐘，然后將所得產物進行清洗，過濾，干燥后得到導電聚合物/離子聚合物/石墨烯多功能膜層包覆碳/硫復合物。

4.根據權利要求3所述的導電聚合物/離子聚合物/石墨烯多功能膜層包覆碳/硫復合正極材料的制備方法，其特征是：步驟S1所述的導電碳為比表面積≥1200cm³/g的Super P或科琴黑中的任意一種，所述的硫的純度為99.5％或以上，所述的有機溶劑為二硫化碳、甲苯或N-甲基吡咯烷酮中的任意一種。

5.根據權利要求3所述的導電聚合物/離子聚合物/石墨烯多功能膜層包覆碳/硫復合正極材料的制備方法，其特征是：步驟S2所述的氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯濃度為0.5mg/mL～5mg/mL，氧化石墨烯的尺寸為10微米～20微米，所述的快速還原劑為焦亞硫酸鈉，石墨烯和快速還原劑的重量比為1:1～1:30。

6.根據權利要求3所述的導電聚合物/離子聚合物/石墨烯多功能膜層包覆碳/硫復合正極材料的制備方法，其特征是：步驟S3所述的離子聚合物單體為多巴胺單體，石墨烯包覆碳/硫復合物與聚合物單體的重量比例為9:1～7:1。

7.根據權利要求3所述的導電聚合物/離子聚合物/石墨烯多功能膜層包覆碳/硫復合正極材料的制備方法，其特征是：步驟S4所述的聚合物單體為吡咯或苯胺中的任意一種，氧化劑為氧化釩或氧化鐵中的任意一種。