[发明专利]一种复合正极材料及其制备方法以及全固态锂硫电池

权利要求书

1.一种复合正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将碳材料分散至去离子水和无水乙醇的混合溶液中，形成碳材料溶液，超声30min或搅拌，使碳材料完全均匀分散在混合溶液中；

(2)将升华硫加入无水乙二胺中形成硫胺溶液；

(3)大力搅拌碳材料溶液，并将硫胺溶液逐滴滴在碳材料溶液中，沉积反应时间为0～60min，单质硫纳米颗粒沉积在碳材料表面上；

(4)用去离子水过滤，洗涤几次后，在真空干燥箱中60℃干燥12h，得到碳硫复合材料；

(5)碳硫复合材料、Li₁₀GeP₂S₁₂硫化物电解质以及导电碳材料在惰性气氛下球磨混合，球磨时间20h，得到复合正极材料，所述复合正极材料由按重量份计的以下组分制备而成，碳硫复合材料10～90份、Li₁₀GeP₂S₁₂硫化物电解质10～80份以及导电碳材料1～80份，所述碳硫复合材料包括碳材料和硫，所述硫在碳材料表面上。

2.根据权利要求1所述的复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳材料选自碳纳米管、石墨烯、活性碳和多孔碳中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管选自功能化碳纳米管，所述石墨烯选自还原氧化石墨烯。

4.根据权利要求1所述的复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述导电碳材料选自石墨化碳纳米管、super-P、活性炭、乙炔黑中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳硫复合材料中硫含量为10％～80％。

6.根据权利要求1所述的复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述硫为单质硫，所述单质硫的粒径为1～150nm。

7.一种全固态锂硫电池，其特征在于，所述全固态锂硫电池包括复合正极、金属锂负极以及装配在复合正极和金属锂负极之间的电解质层，所述复合正极包括由权利要求1-6中任一项所述方法制备的复合正极材料。

8.根据权利要求7所述的一种全固态锂硫电池，其特征在于，所述电解质层包括Li₁₀GeP₂S₁₂硫化物电解质以及叠压在Li₁₀GeP₂S₁₂硫化物电解质上的Li₂S-P₂S₅系二元硫化物电解质。

9.根据权利要求8所述的一种全固态锂硫电池，其特征在于，所述Li₂S-P₂S₅系二元硫化物电解质选自包括75％Li₂S-24％P₂S₅-1％P₂O₅、xLi₂S-(1-x)P₂S₅、xLi₂S-(1-x)P₂S₅-LiY中的一种或多种，其中，x为0.5～0.875，Y为F或Cl或Br或I。

10.根据权利要求9所述的一种全固态锂硫电池，其特征在于，所述Li₁₀GeP₂S₁₂硫化物电解质朝向复合正极，所述Li₂S-P₂S₅系硫化物电解质朝向金属锂负极。