[发明专利]一种锂硫电池正极材料的制备方法

摘要

本发明为一种锂硫电池正极材料的制备方法。该方法包括以下步骤：第一步：分散聚合法制备单分散聚苯乙烯微球；第二步：制备空心二氧化硅微球；第三步：合成双层双金属氧化物纳米介孔微球；第四步：制备镍钴双金属氧化物双层介孔纳米球/纳米碳/硫复合正极材料。本发明过球磨及热熔融法掺入纳米硫与纳米碳黑的工艺，在掺硫过程中同时混合进了纳米碳黑，克服了当前技术中存在的锂硫电池正极材料载硫量低，体积膨胀效应明显以及电化学性能不稳定的缺陷。

主权项

1.一种锂硫电池正极材料的制备方法，其特征为该方法包括以下步骤：

第一步：分散聚合法制备单分散聚苯乙烯微球

制得乙醇与水比例为1:1～1:10的乙醇水溶液，然后加入聚乙烯吡咯烷酮，通N₂1～2h，再加入苯乙烯单体和偶氮二异丁腈，在水浴锅中80～100℃反应6～12h；将所制得的聚苯乙烯离心分离，再用乙醇洗涤，之后采用真空冷冻干燥法进行干燥备用；其中，每300～500ml乙醇水溶液中加入1～5g聚乙烯吡咯烷酮、10～30ml苯乙烯单体和1～2g偶氮二异丁腈；

第二步：制备空心二氧化硅微球

将第一步所制备的聚苯乙烯微球和十二烷基三甲基溴化铵加入到乙醇的水溶液中，超声分散1～2h；加入氨水之后再超声分散1～2h，在搅拌条件下，再加入正硅酸甲酯，之后持续搅拌24～48h；所制得的产物用乙醇洗涤，再置于管式炉中在600～700℃下煅烧6～12h，制得空心介孔二氧化硅微球；其中，每20～40ml乙醇水溶液加3～5g聚苯乙烯微球、3～5g十二烷基三甲基溴化铵、10～20ml正硅酸甲酯、2～5ml氨水；乙醇的水溶液中，体积比乙醇：水=1～3:1；

第三步：合成双层双金属氧化物纳米介孔微球

取第二步所制得的空心介孔二氧化硅微球、氯化铵、醋酸镍和醋酸钴，一起溶于蒸馏水中，超声分散5～10min，加入氨水，超声分散30～60min，将其置于反应釜中，与80～100℃下反应12～24h；将所得产物在5mol/L氢氧化钠溶液中浸泡12～24小时，即得镍钴双金属氧化物双层纳米介孔微球；其中，每50ml蒸馏水中加入20～40mg空心介孔二氧化硅微球、200～300mg氯化铵、30～50mg醋酸镍和30～50mg醋酸钴、2～4ml氨水；

第四步：制备镍钴双金属氧化物双层介孔纳米球/纳米碳/硫复合正极材料

将第三步制得的镍钴双金属氧化物双层介孔纳米球、纳米碳黑和纳米硫粉放入球磨罐内，使用行星式球磨机转速为300～500rpm条件下混合处理5～10h，将球磨后得到的混合物放入氮气保护下的管式炉中，氮气流速为150～250ml/min，在100～200℃下热处理12～24h，得到镍钴双金属氧化物双层介孔纳米球/纳米碳/硫复合正极材料；其中，质量比为镍钴双金属氧化物双层介孔纳米球：纳米碳黑：纳米硫粉=1：1：3～5。

2.如权利要求1所述的锂硫电池正极材料的制备方法，其特征为该方法所述的第一步和第二步中涉及的氨水的质量百分浓度均为28%。