[发明专利]一种有机聚合物硫/纳米碳基复合材料及其在锂硫电池中的应用

权利要求书

1.一种用于锂硫电池的有机聚合物硫/纳米碳基复合材料，其特征在于：该复合材料是由有机聚合物硫与纳米碳基材料组成，有机聚合物硫分布在纳米碳基材料表面；其中：所述有机聚合物硫在复合材料中的含量为40～70 wt%；所述有机聚合物硫中的硫含量为50～90wt%；用于制备有机聚合物硫的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠或聚乙二醇辛基苯基醚；有机聚合物硫制备过程中通过控制原料中的多硫化钠的种类来调控有机聚合物硫中的硫含量；

所述有机聚合物硫/纳米碳基复合材料的制备包括如下步骤：

（1）在惰性气体保护下，将升华硫与硫化钠在溶剂中反应，通过调整升华硫与硫化钠的化学计量比得到不同种类的多硫化钠溶液；所述多硫化钠溶液的浓度为0.1~10mol/L；

（2）在步骤（1）得到的多硫化钠溶液中加入表面活性剂，搅拌澄清后加入纳米碳材料；充分搅拌后加入三氯丙烷，通过界面聚合作用合成有机聚合物硫同时将有机聚合物硫负载到纳米碳基材料表面；再依次经过去离子水反复清洗和超声波分散，最终得到有机聚合物硫/纳米碳基复合材料；

步骤（2）中，所述多硫化钠与表面活性剂的摩尔比例为1：（1~5），有机聚合物硫的形貌取决于多硫化钠与表面活性剂之间的配比关系；多硫化钠与三氯丙烷的摩尔比例为1：（1~5）；纳米碳基材料与多硫化钠的比例为（20~200）g：1mol。

2.根据权利要求1所述的用于锂硫电池的有机聚合物硫/纳米碳基复合材料，其特征在于：所述纳米碳基材料为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯或氧化石墨烯。

3.根据权利要求1所述的用于锂硫电池的有机聚合物硫/纳米碳基复合材料，其特征在于：所述多硫化钠为三硫化钠、四硫化钠和五硫化钠中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的用于锂硫电池的有机聚合物硫/纳米碳基复合材料在锂硫电池中的应用，其特征在于：将所述有机聚合物硫/纳米碳基复合材料作为锂硫电池正极活性物质，将其与碳黑和粘结剂混合制备锂硫电池正极。