[发明专利]一种锂硫电池用高性能正极材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种锂硫电池用高性能正极材料及其制备方法，该正极材料由以下原料复合：氮掺杂的多孔碳/金属氧化物或金属硫化物纳米复合材料、含硫材料。氮掺杂的多孔碳/金属氧化物或硫化物纳米复合材料由以下原料复合：纳米金属氧化物或纳米金属硫化物、掺杂氮源的分级结构多孔碳。在该正极材料中含硫材料、纳米金属氧化物或纳米金属硫化物和掺杂氮源的分级结构多孔碳的质量百分比分别为50%～90%、5%～20%和5%～30%。本发明制备的正极材料电导率高，具有对多硫离子的物理与化学双功效吸附功能，还能够抑制多硫化锂的溶解和扩散，提高正极材料中硫的利用率和循环性能，同时该正极材料的稳定性显著提高。

主权项

1.一种锂硫电池用高性能正极材料的制备方法，该正极材料由以下原料复合：氮掺杂的多孔碳/金属氧化物或金属硫化物纳米复合材料、含硫材料；所述的氮掺杂的多孔碳/金属氧化物或硫化物纳米复合材料由以下原料复合：纳米金属氧化物或纳米金属硫化物、掺杂氮源的分级结构多孔碳；所述的含硫材料为单质硫或含‑S_m‑，m＞2结构的多硫化物；在所述的正极材料中，所述的含硫材料的质量百分比为50％～90％，所述的纳米金属氧化物或纳米金属硫化物的质量百分比为5％～20％，所述的掺杂氮源的分级结构多孔碳的质量百分比为5％～30％；其特征在于，该制备方法包含：第一步：将碳源、掺杂的氮源、金属盐用溶剂完全溶解，升高温度，使溶剂挥发完全，得到碳源/掺杂的氮源/金属盐的混合物；第二步：将第一步得到的混合物在惰性气体环境下，600℃～1000℃烧结1h～6h，得到氮掺杂的多孔碳/金属氧化物或金属硫化物纳米复合材料；第三步：将上述氮掺杂的多孔碳/金属氧化物或金属硫化物纳米复合材料与含硫材料进行复合，获得锂硫电池用高性能正极材料；其中，第三步中所述复合的方法为原位溶液沉淀法、熔融复合法、真空热复合法或溶剂交换法中的一种或两种以上的联合使用。