[发明专利]一种锂硫电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂硫电池正极材料，其特征在于，由单质硫和三维分级多孔炭复合而成；所述的三维分级多孔炭是将多壁碳纳米管与介孔金属有机框架形成的复合物经500～900℃高温碳化后，得到由多壁碳纳米管穿插在介孔金属有机框架构筑的多孔炭骨架中形成的有机的复合结构；所述的多壁碳纳米管为复合物质量的5～30%。

2.根据权利要求1所述的锂硫电池正极材料，其特征在于，所述的复合物是在制备介孔金属有机框架的同时加入多壁碳纳米管制得；所述的多壁碳纳米管的直径为10～60nm。

3.根据权利要求1所述的锂硫电池正极材料，其特征在于，所述的三维分级多孔炭比表面积为300～2000m²/g。

4.根据权利要求3所述的锂硫电池正极材料，其特征在于，所述的三维分级多孔炭具有由中孔和微孔构成的层次孔状结构，且孔结构之间相互贯通；所述的单质硫为单质纳米硫颗粒，分散负载在三维分级多孔炭的表面及其孔结构中。

5.根据权利要求4所述的锂硫电池正极材料，其特征在于，所述的层次孔状结构中的中孔孔径为2～50nm，微孔孔径＜2nm，其中，中孔含量为中孔和微孔总数的30～60%。

6.一种权利要求1～5任一项所述的锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，将金属盐、有机配体和多壁碳纳米管通过分散剂在隔绝空气的条件下超声分散在有机溶剂中后，转移到密闭反应釜中，以2～10℃/min的升温速率从室温加热至110～200℃进行溶剂热反应；反应完成后，冷却，分离出前驱体复合物，所得前驱体复合物经干燥后在500～900℃下碳化3～24h，得到三维分级多孔炭；所得三维分级多孔炭和单质硫复合，即得。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的的金属盐为Zn(CH₃COO)₂、ZnCl₂、Zn(NO₃)₂、ZnSO₄及其水合物中的一种或几种。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的有机配体为三联苯对二甲酸、对苯二甲酸、均苯三甲酸、2,5-二羟基对苯二甲酸中的一种或几种。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的溶剂热反应时间为8～48h。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的复合包括气相沉积、液相沉积、液相制备、球磨法、真空浸渍法中的一种。