[发明专利]一种基于化学剥离多壁碳纳米管的锂硫电池正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于化学剥离多壁碳纳米管的锂硫电池正极材料，其特征在于，包括化学剥离多壁碳纳米管和硫纳米颗粒；

所述化学剥离多壁碳纳米管包括n层碳纳米管，且至少一层碳纳米管的表面通过碳硫键结合固定有硫纳米颗粒；其中，从最外层碳纳米管开始计，所述化学剥离多壁碳纳米管中有m层碳纳米管的管壁包括有开口；所述n、m均为正整数，且n-m≥1；

所述化学剥离多壁碳纳米管和所述硫纳米颗粒的质量比为3:7~1:1；

所述基于化学剥离多壁碳纳米管的锂硫电池正极材料是通过如下方法制备的：

1）将多壁碳纳米管进行活化，再加入氧化剂，混合搅拌反应，制得化学剥离多壁碳纳米管；

2）将步骤1）制得的化学剥离多壁碳纳米管和硫粉混合，并在惰性气体保护下球磨，制得所述基于化学剥离多壁碳纳米管的锂硫电池正极材料；其中，所述球磨时间为12~24小时，所述球磨转速为400~480rpm。

2.根据权利要求1所述的一种基于化学剥离多壁碳纳米管的锂硫电池正极材料，其特征在于，所述氧化剂和多壁碳纳米管的质量比为3:1~7:1 。

3.根据权利要求1所述的一种基于化学剥离多壁碳纳米管的锂硫电池正极材料，其特征在于，所述氧化剂为高锰酸钾。

4.根据权利要求1所述的一种基于化学剥离多壁碳纳米管的锂硫电池正极材料，其特征在于，所述化学剥离多壁碳纳米管的尺寸为：直径小于8nm，长度为10-30µm；所述硫纳米颗粒的粒径为小于50nm。

5.一种如权利要求1~4任一项权利要求所述的基于化学剥离多壁碳纳米管的锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：

1）将多壁碳纳米管进行活化，再加入氧化剂，混合搅拌反应，制得化学剥离多壁碳纳米管；

2）将步骤1）制得的化学剥离多壁碳纳米管和硫粉混合，并在惰性气体保护下球磨，制得所述基于化学剥离多壁碳纳米管的锂硫电池正极材料；其中，所述球磨时间为12~24小时，所述球磨转速为400~480rpm。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述多壁碳纳米管的活化为将多壁碳纳米管超声分散在酸中；所述酸为质量浓度为98%的浓硫酸。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述氧化剂和多壁碳纳米管的质量比为3:1~7:1。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述氧化剂为高锰酸钾。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述混合搅拌反应的过程具体为：常温下搅拌1小时，然后升温至55℃搅拌30分钟，再升温至65~70℃搅拌30分钟，然后冷却至室温。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述混合搅拌反应后，将产物经抽滤、超声、加稀盐酸搅拌再抽滤、洗涤、干燥，制得化学剥离多壁碳纳米管。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述混合搅拌反应后，将产物倒入含少量双氧水的冰水中，抽滤；将得到的固体加入去离子水中超声，之后向其中加入稀盐酸搅拌再抽滤；最后用无水乙醇及无水乙醚洗涤，烘箱中干燥2小时， 制得化学剥离多壁碳纳米管。

12.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述惰性气体为氩气。

13.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述球磨时间为24小时，所述球磨转速为480rpm。

14.一种如权利要求1~4任一项权利要求所述的基于化学剥离多壁碳纳米管的锂硫电池正极材料在锂硫电池中的应用。