[发明专利]一种含硫电极材料、含有该电极材料的锂硫电池及含硫电极材料的制备方法

权利要求书

1.一种含硫电极材料，包括多孔基材及填充于所述多孔基材的孔结构中的含硫活性物质，其特征在于：所述多孔基材的表面或/和孔壁上分布有极性官能团，所述极性官能团的质量为所述多孔基材总质量的0.01％～30％；

所述含硫电极材料中，还含有表面活性剂，所述表面活性剂的质量占所述含硫电极材料总质量的0.01％～10％；

所述多孔基材的孔洞长度为L，由孔口向孔内部延伸直至L/2长度部分孔为浅层孔，另外L/2长度的孔洞为深层孔，且所述极性官能团分布于所述多孔基材的表面、所述多孔基材的浅层孔孔壁和所述多孔基材的深层孔孔壁，且所述极性官能团含量由浅层孔向深层孔逐渐减少。

2.一种权利要求1所述的含硫电极材料，其特征在于，所述多孔基材为多孔碳材料或金属多孔材料；所述多孔基材的粒径为5nm～200μm，孔直径为0.2nm～2μm，孔隙率为30％～98％；所述极性官能团的质量为所述多孔基材的总质量的0.1％～20％。

3.一种权利要求1所述的含硫电极材料，其特征在于，所述含硫活性物质包括硫单质、硫基化合物和硫复合物中的至少一种，所述含硫活性物质的质量占所述含硫电极材料总质量的30％～98％。

4.一种权利要求3所述的含硫电极材料，其特征在于，所述硫单质包括高纯硫；所述硫基化合物包括有机硫化物、Li₂S_n和碳硫聚合物(C₂S_v)_m中的至少一种，其中，n≥1，1≤v≤8，m≥1；所述硫复合物包括硫/碳复合物、硫/导电聚合物复合物和硫/无机氧化物中的至少一种。

5.一种权利要求1所述的含硫电极材料，其特征在于，所述极性官能团选自烷烃、烯烃、醚类、硝基化合物、二甲胺、脂类、酮类、醛类、硫醇、胺类、酰胺、醇类、酚类和羧酸类中的至少一种。

6.一种权利要求1所述的含硫电极材料的制备方法，其特征在于，主要包括如下步骤：

步骤1，多孔前驱体的制备：选择多孔材料，在所述多孔材料的表面或/和孔壁上接枝极性官能团，得到表面或/和孔壁含有极性官能团的多孔前驱体；

步骤2，硫电极材料的制备：将含硫活性物质填充进入步骤1制备得到的多孔前驱体中，得到硫电极材料。

7.一种权利要求6所述的含硫电极材料的制备方法，其特征在于，步骤1所述的接枝极性官能团过程为选择性氧化过程，即将含有特定官能团的氧化剂与多孔基材混合、氧化反应后得到接枝有对应极性官能团的多孔前驱体；步骤2所述填充过程是指将多孔前驱体与含硫活性物质置于同一反应器中，之后通过研磨、超声处理、热处理中的至少一种方式处理得到硫电极材料。

8.一种权利要求7所述含硫电极材料的制备方法，其特征在于，所述氧化剂还含有高锰酸钾、浓硫酸和硝酸中的至少一种；氧化反应的时间为10min～24h；氧化反应的温度为-30℃～120℃。

9.一种锂硫电池，其特征在于，所述锂硫电池的电极活性材料包含权利要求1所述含硫电极材料。