[发明专利]硫基复合正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种硫基复合正极材料，其特征在于，该硫基复合正极材料是三元复合材料，包括上述聚丙烯腈脱氢环化产物，单质硫及导电碳材料。

2.如权利要求1所述的硫基复合正极材料，其特征在于，该聚丙烯腈脱氢环化产物占总质量的30%~70%，该单质硫占总质量的30%~70%，该导电碳材料占总质量的1%~20%。

3.如权利要求1所述的硫基复合正极材料，其特征在于，所述导电碳材料为碳纳米管、石墨烯、乙炔黑及炭黑中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的硫基复合正极材料，其特征在于，该硫基复合正极材料的粒径小于或等于10微米。

5.一种硫基复合正极材料的制备方法，包括：

将聚丙烯腈和单质硫共同溶解于第一溶剂形成第一溶液；

在该第一溶液中加入导电碳材料与溶解的聚丙烯腈和单质硫混合；

改变该聚丙烯腈和单质硫所处的环境，使所述聚丙烯腈和单质硫在该改变后的环境中因溶解度减小而同时析出，与该导电碳材料共同形成沉淀物；以及

将所述沉淀物进行热处理，使所述聚丙烯腈和单质硫发生脱氢环化反应生成所述硫基复合正极材料。

6.如权利要求5所述的硫基复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述导电碳材料的形态为粉末或颗粒，粒径小于或等于5微米。

7.如权利要求5所述的硫基复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述导电碳材料为碳纳米管、石墨烯、乙炔黑及炭黑中的一种或多种，所述导电碳材料的加入量小于或等于所述聚丙烯腈和单质硫总质量的10%。

8.如权利要求5所述的硫基复合正极材料的制备方法，其特征在于，该改变该聚丙烯腈和单质硫所处的环境的步骤包括将含有导电碳材料的第一溶液转移到第二溶剂中，使所述聚丙烯腈和单质硫同时析出固态沉淀，与该导电碳材料共同形成固态混合物，该聚丙烯腈及单质硫在该第二溶剂的溶解度小于该第一溶剂的溶解度。

9.如权利要求8所述的硫基复合正极材料的制备方法，其特征在于，该聚丙烯腈、单质硫及导电碳材料不溶于所述第二溶剂。

10.如权利要求5所述的硫基复合正极材料的制备方法，其特征在于，该改变该聚丙烯腈和单质硫所处的环境的步骤包括将温度在第一温度范围并含有导电碳材料的第一溶液转移到温度在第二温度范围的第二溶剂中且所述第二温度低于所述第一温度，该聚丙烯腈、单质硫及导电碳材料在该第二温度范围不溶于所述第二溶剂。

11.如权利要求10所述的硫基复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述第一温度和第二温度的温度差大于或等于50℃。

12.如权利要求10所述的硫基复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述第一温度范围大于或等于100℃且小于或等于200℃，且所述第二温度范围小于或等于50℃。

13.如权利要求5所述的硫基复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述第一溶液中聚丙烯腈和单质硫的总浓度为10g/L~100g/L。

14.如权利要求5所述的硫基复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二甲基乙酰胺或其混合物。

15.如权利要求8所述的硫基复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂为水、乙醇、甲醇、丙酮、正己烷、环己烷、乙醚或其混合物。

16.如权利要求8所述的硫基复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述将第一溶液转移到第二溶剂的时间控制在10秒内完成。

17.如权利要求8所述的硫基复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂与所述第二溶剂的体积比为1：1至1：5。

18.如权利要求5所述的硫基复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为250℃以上。

19.如权利要求5所述的硫基复合正极材料的制备方法，其特征在于，该改变该聚丙烯腈和单质硫所处的环境的步骤包括将含有导电碳材料的第一溶液冷冻干燥。

20.如权利要求5所述的硫基复合正极材料的制备方法，其特征在于，该改变该聚丙烯腈和单质硫所处的环境的步骤包括将含有导电碳材料的第一溶液减压。