[发明专利]一种具有壳-蛋黄结构的聚合物-纳米硫复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种具有壳-蛋黄结构的聚合物-纳米硫复合材料的制备方法，其特征在于，至少包括如下步骤：

(1)制备硫乳液：将硫单质分散在溶剂中形成乳液；所述乳液中添加有表面活性剂；

其中，所述表面活性剂选自离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂中的一种；所述离子型表面活性剂选自磺酸盐或季铵盐类表面活性剂中的一种，所述非离子型表面活性剂选自酯类或聚氧乙烯类表面活性剂中的一种；

(2)聚合物的包覆：向所述乳液中加入聚合物，所述聚合物直接包覆乳液化的单质硫，形成具有核壳结构的聚合物-硫乳液；或者，向所述乳液中加入用于制备所述聚合物的单体，通过单体的聚合包覆乳液化的单质硫，形成具有核壳结构的硫乳液-聚合物；

(3)制备聚合物-纳米硫复合材料：位于所述硫乳液-聚合物内部的单质硫经过晶型转变和部分单质硫溶解析出，即得所述具有壳-蛋黄结构的聚合物-纳米硫复合材料；

所述晶型转变的操作为：将步骤(2)得到的硫乳液-聚合物置于-200℃～90℃的介质中，使所述硫乳液-聚合物迅速降温，控制硫单质的晶型处于正交晶型，即得；

所述溶解析出的操作为：向所述硫乳液-聚合物中加入能溶解单质硫的溶剂，搅拌或超声使部分单质硫析出；或者，用溶剂对所述硫乳液-聚合物进行冲洗使部分单质硫析出，即得；

其中，所述聚合物选自含有或不含有硝基、巯基、磺酸基的分子量为1000-10000000的聚苯胺、聚噻吩、聚3，4-乙撑二氧噻吩、聚乙炔、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚吡咯、聚多巴胺、丙烯酸聚合物、甲基丙烯酸聚合物、季胺阳离子型甲基丙烯酸酯类聚合物中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述硫单质的重量占硫单质和聚合物总重量的50-99％，所述聚合物的重量占硫单质和聚合物总重量的1-50％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)的操作为：于-10℃～400℃，100Pa～2MPa条件下，采用搅拌或超声分散形式将单质硫分散在溶剂中，形成乳液。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)的操作为：于120-180℃，0.1～0.5MPa条件下，采用搅拌或超声分散形式将单质硫分散在溶剂中，形成乳液。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于：所述搅拌的速度为300～1000r/min；和/或，所述超声分散的频率为20kHz，所述超声分散的功率为10～100W。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂的用量相当于所述硫单质重量的5～20％。

7.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述溶剂选自水、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、丙三醇、丙酮、四氯化碳、四氢呋喃中的一种。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)的操作为：向步骤(1)形成的乳液中加入所述聚合物，于50-120℃，0.1～0.2MPa，搅拌条件下反应，即得；

或者，向步骤(1)形成的乳液中加入聚合物单体，通过自自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合、氧化还原聚合反应形成聚合物进行包覆，即得。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：采用聚合反应形成聚合物进行包覆时，具体操作为：向步骤(1)形成的乳液中加入所述聚合物的单体，分散均匀后，加入引发剂或升高乳液温度至20-90℃引发聚合反应。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述晶型转变方式中，所述介质的温度为-200℃～25℃。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述溶解析出方式中，所述溶剂为二硫化碳或四氯化碳。

12.权利要求1～11任一项所述的制备方法得到的聚合物-纳米硫复合材料。

13.权利要求12所述的聚合物-纳米硫复合材料作为正极材料在电池中的应用。