[发明专利]一种提高锂硫电池正极材料循环稳定性的方法

权利要求书

1.一种提高锂硫电池正极材料循环稳定性的方法，其特征在于，通过负载金属的碳基材料与硫单质在高温下反应，硫将金属碳化物还原为单质碳和金属硫化物，之后以金属硫化物为籽晶，通过溅射沉积的方式使籽晶均匀长大，获得金属硫化物嵌入碳基导电网格的正极材料，具体包括以下步骤：

（1）使用负载金属元素的碳基材料作为基底，采用酒精丙酮超声清洗所述负载金属的碳基材料5-20分钟，去除表面油污和浮尘；

（2）清洗后将所述基底与单质硫通过均匀球磨，然后在惰性气氛下进行高温真空热处理3-10 h，获得碳基负载纳米金属硫化物颗粒材料；

（3）将所述碳基负载纳米金属硫化物颗粒材料置于真空谐振腔中作为基底材料，使用与纳米金属硫化物中的同种金属块作为靶材，抽真空后，保持1-3h，然后通入硫化氢和硫蒸汽的混合气氛，控制溅射功率为100-400W进行溅射生长，生长1-5h，得到外延基底材料；

（4）将生长完成后的基底材料经去离子水和酒精分别超声洗涤5分钟，在氮气保护下干燥3-5h，得到所需正极材料。

2.如权利要求1所述的一种提高锂硫电池正极材料循环稳定性的方法，其特征在于，所述负载金属的碳基材料包括金属碳化物、碳基材料负载金属颗粒或金属氧化物、金属元素掺杂碳基材料中的一种。

3.如权利要求2所述的一种提高锂硫电池正极材料循环稳定性的方法，其特征在于，所述碳基材料包括石墨、碳纳米管、石墨烯及其非金属元素掺杂碳基材料及其衍生物中的一种，所述金属元素包括过渡金属元素及第三副族金属元素的一种；所述金属元素负载量为3-10%。

4.如权利要求1所述的一种提高锂硫电池正极材料循环稳定性的方法，其特征在于，步骤（2）中所述负载金属的碳基材料与单质硫的质量比为1:3-7。

5.如权利要求1所述的一种提高锂硫电池正极材料循环稳定性的方法，其特征在于，步骤（2）中所述球磨转速为300-1200rpm，球磨时间为20-50分钟，球磨过程中采用惰性气体保护。

6.根据权利要求1所述的一种提高锂硫电池正极材料循环稳定性的方法，其特征在于，步骤（2）中所述高温真空热处理的温度为400-800℃，真空度为30-100Pa。

7.根据权利要求1所述的一种提高锂硫电池正极材料循环稳定性的方法，其特征在于，步骤（3）中抽真空的真空度达到0.001-0.1Pa。

8.根据权利要求1所述的一种提高锂硫电池正极材料循环稳定性的方法，其特征在于，硫化氢和硫蒸汽的混合气氛中，硫化氢的体积份数为10%-30%。

9.根据权利要求1所述的一种提高锂硫电池正极材料循环稳定性的方法，其特征在于，步骤（4）中干燥温度为50-90℃。