[发明专利]一种锂硫电池复合正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种锂硫电池复合正极材料，其特征在于：由包括单质硫、导电碳材料和含 锂过渡金属氧化物在内的原料复合而成。

2.根据权利要求1所述的锂硫电池复合正极材料，其特征在于：由以下质量份 原料组分组成：

单质硫50～80份；

导电碳材料5～25份；

含锂过渡金属氧化物5～25份。

3.根据权利要求2所述的锂硫电池复合正极材料，其特征在于：所述的导电碳 材料为科琴炭黑、SuperP、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维中的至少 一种。

4.根据权利要求2所述的锂硫电池复合正极材料，其特征在于：所述的含锂过 渡型金属氧化物为Li₄Ti₅O₁₂、LiFePO₄、LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂、LiMn₂O₄、 LiNi_xCo_yMn_zO₂、nLi₂MO₃(1-n)LiMO₂中的至少一种，其中M为Ni、Co、Fe或 Ni_1/2Mn_1/2。

5.根据权利要求2所述的锂硫电池复合正极材料，其特征在于：所述的单质硫 为纳米单质硫。

6.制备权利要求1～5任一项所述的锂硫电池复合正极材料的方法，其特征在于： 包括方案a、方案b或方案c：

方案a：将溶有单质硫的有机溶液与分散有导电碳材料和含锂过渡金属氧化 物的水溶液搅拌混合后，挥发溶剂，所得混合体置于130～200℃温度下热处理， 即得；

方案b：将含硫代硫酸钠和聚乙烯吡咯烷酮的溶液与分散有导电碳材料和含 锂过渡金属氧化物的水溶液搅拌混合后，在继续搅拌的条件下，加入盐酸反应， 反应完成后，挥发溶剂，所得混合体置于130～200℃温度下热处理，即得；

方案c：将含硫化钠和亚硫酸钠的溶液与分散有导电碳材料和含锂过渡金属 氧化物的水溶液搅拌混合后，在继续搅拌的条件下，加入硫酸反应，反应完成后， 挥发溶剂，所得混合体置于130～200℃温度下热处理，即得。

7.根据权利要求6所述的制备锂硫电池复合正极材料的方法，其特征在于：

方案b中硫代硫酸钠和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为20～100:1；硫代硫酸钠和 盐酸的摩尔比为1:2～3；反应时间为1～3h；

方案c中硫化钠、亚硫酸钠和硫酸的摩尔比为2:1:3；反应时间为1～3h。

8.根据权利要求6所述的制备锂硫电池复合正极材料的方法，其特征在于：方 案a、方案b或方案c中搅拌混合的时间为10h～30h。

9.根据权利要求6所述的制备锂硫电池复合正极材料的方法，其特征在于：方 案a、方案b或方案c中挥发溶剂是在25℃～60℃温度条件下实现。

10.根据权利要求6所述的制备锂硫电池复合正极材料的方法，其特征在于：方 案a、方案b或方案c中热处理时间为8h～20h。

11.权利要求1～5任一项所述的锂硫电池复合正极材料的应用，其特征在于：应 用于制备锂硫电池的正极。

12.根据权利要求11所述的锂硫电池复合正极材料的应用，其特征在于：将所 述锂硫电池复合正极材料与导电碳材料及粘结剂械混合后，碾磨，再加入N-甲 基吡咯烷酮湿磨，调制成泥状浆料，涂覆在铝箔上，烘干，即得正极。

13.根据权利要求12所述的锂硫电池复合正极材料的应用，其特征在于：锂硫 电池复合正极材料与导电碳材料及粘结剂的质量比为65～75:15～25:10。

14.根据权利要求13所述的锂硫电池复合正极材料的应用，其特征在于：锂硫 电池复合正极材料与SuperP导电碳材料及聚丙烯酸粘结剂的质量比为70:20:10。