[发明专利]硫‑PAN复合物、制备所述复合物的方法以及包含所述复合物的电极和锂硫电池

权利要求书

1.硫-聚丙烯腈复合物，其特征在于，所述硫-聚丙烯腈复合物包含聚丙烯腈颗粒、硫及一种或多种导电碳添加剂，所述一种或多种导电碳添加剂包埋和/或嵌入所述聚丙烯腈颗粒中。

2.根据权利要求1的硫-聚丙烯腈复合物，其特征在于，聚丙烯腈在存在硫的情况下脱氢和环化并与硫或多硫化物键结。

3.根据权利要求1或2的硫-聚丙烯腈复合物，其特征在于，所述聚丙烯腈颗粒的直径在100nm与10μm之间，优选在100nm与2μm之间。

4.根据权利要求1至3之一的硫-聚丙烯腈复合物，其特征在于，所述一种或多种导电碳添加剂由一个聚丙烯腈颗粒桥接至另一个聚丙烯腈颗粒。

5.根据权利要求1至4之一的硫-聚丙烯腈复合物，其特征在于，所述一种或多种导电碳添加剂选自碳纳米管(CNT)、碳纳米颗粒和石墨。

6.根据权利要求5的硫-聚丙烯腈复合物，其特征在于，所述碳纳米管(CNT)是末端开放的，并且所述碳纳米管(CNT)的内部空隙填充1至30重量％、优选10至20重量％的硫，从而形成硫-碳纳米管复合物(S/CNT)，基于所述硫-碳纳米管复合物(S/CNT)的重量。

7.根据权利要求1至6之一的硫-聚丙烯腈复合物，其特征在于，所述一种或多种导电碳添加剂的含量小于或等于15重量％，基于所述聚丙烯腈颗粒和所述导电碳添加剂的总重量。

8.根据权利要求1至7之一的硫-聚丙烯腈复合物，其特征在于，均基于所述硫-聚丙烯腈复合物的总重量，所述硫-聚丙烯腈复合物的硫加载量为20至55重量％，优选为30至50重量％。

9.制备硫-聚丙烯腈复合物的方法，所述方法包括以下步骤：

1)通过电喷或喷干由聚丙烯腈溶液或分散体制备聚丙烯腈颗粒；

2)将由步骤1)制得的产品与硫一起加热，

其特征在于，在步骤1)中，在制备聚丙烯腈颗粒的过程中额外将一种或多种导电碳添加剂施加至所述聚丙烯腈颗粒。

10.根据权利要求9的方法，其特征在于，所述聚丙烯腈溶液或分散体额外包含一种或多种导电碳添加剂。

11.根据权利要求9的方法，其特征在于，同时通过在用于所述电喷或喷干的喷嘴附近的喷嘴喷射一种或多种导电碳添加剂的溶液或分散体。

12.根据权利要求9至11之一的方法，其特征在于，所述一种或多种导电碳添加剂选自碳纳米管(CNT)、碳纳米颗粒和石墨。

13.根据权利要求12的方法，其特征在于，所述碳纳米管(CNT)是末端开放的，并且所述碳纳米管(CNT)的内部空隙填充1至30重量％、优选10至20重量％的硫，从而形成硫-碳纳米管复合物(S/CNT)，基于所述硫-碳纳米管复合物(S/CNT)的重量。

14.根据权利要求9至13之一的方法，其特征在于，在步骤2)中将由步骤1)制得的产品与硫一起在保护性气氛中在280至460℃、优选390至460℃的温度下加热0.5至6小时、优选0.5至4小时、更优选0.5至3小时。

15.根据权利要求9至14之一的方法，其特征在于，均基于所述硫-聚丙烯腈复合物的总重量，所述硫-聚丙烯腈复合物的硫加载量为20至55重量％，优选为30至50重量％。

16.电极，其特征在于，所述电极包含根据权利要求1至8之一的硫-聚丙烯腈复合物或通过根据权利要求9至15之一的方法制得的硫-聚丙烯腈复合物。

17.锂硫电池，其特征在于，所述锂硫电池包含根据权利要求16的电极。