[发明专利]一种锂硫电池复合正极材料及其制备方法及锂硫电池应用

权利要求书

1.一种锂硫电池复合正极材料，其特征在于：由包括单质硫、金属-非金属元素共掺杂导电石墨化碳材料和导锂聚合物在内的原料复合而成；所述金属-非金属元素共掺杂石墨化碳材料中，掺杂的非金属元素为磷、氮、氟、硼、硫或氯中至少一种，掺杂的金属元素为Fe、Co、Ni、Mn、Al、Ti或Mo中至少一种；

所述金属-非金属元素共掺杂导电石墨化碳材料通过如下方法制备得到：将碳源与金属源、非金属源在碱性溶液中混合，干燥后，置于500～1000℃温度下碳化处理，碳化产物经过酸液中和，即得；

所述碳源为棉花茎秆、荷叶茎秆、水稻茎秆、高粱茎秆、水葫芦茎秆或甘蔗茎秆中至少一种；

碳源中碳元素、金属源中金属元素、非金属源中非金属元素及碱性溶液中OH^-的摩尔数比为1:(0.06～1):(0.1～1):(0.64～3)；

所述金属源为水溶性镍盐、水溶性钴盐、水溶性铁盐、水溶性锰盐、水溶性铝盐、水溶性钛盐或水溶性钼盐中至少一种。

2.根据权利要求1所述的锂硫电池复合正极材料，其特征在于：

所述非金属源为水溶性含磷化合物、水溶性含氮化合物、水溶性含氟化合物、水溶性含硼化合物、水溶性含硫化合物或水溶性含氯化合物中至少一种。

3.根据权利要求1所述的锂硫电池复合正极材料，其特征在于：所述碳化处理的时间为1h～20h。

4.根据权利要求1～3任一项所述的锂硫电池复合正极材料，其特征在于：由以下质量份组分组成：单质硫50～80份，金属-非金属元素共掺杂石墨化碳材料10～40份，导锂聚合物≤20份。

5.根据权利要求4所述的锂硫电池复合正极材料，其特征在于：

所述单质硫为纳米单质硫；

所述导锂聚合物为聚氧乙烯类、聚丙烯腈类、聚偏二氟乙烯类、聚碳酸酯类、聚硅氧烷类或聚合物单离子导体类中的至少一种。

6.权利要求1～5任一项所述的锂硫电池复合正极材料的制备方法，其特征在于：将金属-非金属共掺杂导电石墨化碳材料、导锂聚合物与溶有单质硫的溶液搅拌混合后，通过挥发溶剂，再于155～250℃热处理，即得。

7.根据权利要求6所述的锂硫电池复合正极材料的制备方法，其特征在于：挥发溶剂过程的温度为50～70℃。

8.一种锂硫电池，其特征在于：包括由权利要求1～5任一项所述锂硫电池复合正极材料制得的正极、聚合物固体电解质膜和/或无机固体电解质和/或液态电解质以及金属锂负极。