[發明專利]全固態鋰硫電池正極活性硫的宿主材料、正極材料、電池及制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110069255.3
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112909253A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 馮金奎;張煜嬋
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/38;H01M10/052
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

1.一種全固態鋰硫電池正極活性硫的宿主材料，其特征在于：為COFs衍生的多孔碳與Mxene的復合物；

其中，COFs衍生的多孔碳的多孔晶體結構中至少含有N、P、B中的一種；

Mxene為Ti₂C₃、Nb₂C、V₂C、V₄C₃、Mo₂C中的一種或多種的混合物。

2.一種全固態鋰硫電池的正極材料，其特征在于：包括COFs衍生的多孔碳與Mxene的復合物，COFs衍生的多孔碳中負載活性硫；

其中，COFs衍生的多孔碳的多孔晶體結構中至少含有N、P、B中的一種；

Mxene為Ti₂C₃、Nb₂C、V₂C、V₄C₃、Mo₂C中的一種或多種的混合物。

3.根據權利要求2所述的全固態鋰硫電池的正極材料，其特征在于：正極材料中，活性硫的質量分數為10％-70％。

4.根據權利要求2所述的全固態鋰硫電池的正極材料，其特征在于：正極材料中，COFs的衍生多孔碳的質量分數為10％-50％。

5.權利要求2-4任一所述全固態鋰硫電池的正極材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

將COFs粉末碳化得到其衍生多孔碳；

其衍生多孔碳在加熱條件下熔硫，與MXene水溶液混合，抽濾；

將抽濾后的固體干燥，得到柔性自支撐的復合硫正極材料。

6.根據權利要求5所述的全固態鋰硫電池的正極材料的制備方法，其特征在于：所述COFs為Tf-TAPA、Sa-TAPA、Tf-TAPB或LZU1。

7.根據權利要求5所述的全固態鋰硫電池的正極材料的制備方法，其特征在于：COFs粉末碳化的溫度為500-1000℃，升溫速度為1℃/min-5℃/min；

進一步的，熔硫的溫度為150-160℃，優選為155℃；

進一步的，將抽濾后的固體干燥的溫度為45-55℃。

8.一種全固態鋰硫電池，其特征在于：其正極材料為柔性自支撐的復合硫正極材料。

9.根據權利要求8所述的全固態鋰硫電池，其特征在于：還包括固態電解質與金屬鋰負極；

進一步的，所述固態電解質包括：聚合物固態電解質、陶瓷電解質或復合固態電解質中的任意一種；

進一步的，所述金屬鋰負極為鋰箔、鋰片、鋰塊、鋰粉、鋰帶、鋰合金中的任意一種。

10.權利要求1所述的宿主材料、權利要求2-4任一所述的正極材料或權利要求8或9所述的全固態鋰硫電池在汽車、電動車中的應用。