[发明专利]以废旧锂硫或镁硫电池为原料的硫原子掺杂碳材料及其制备与应用

权利要求书

1.一种以废旧锂硫或镁硫电池为原料的硫原子掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，以废旧锂硫或镁硫电池在电池充放电过程中的中间产物多硫化物作为硫源，与碳源混合，加热碳化，即得到目的产物。

2.根据权利要求1所述的一种以废旧锂硫或镁硫电池为原料的硫原子掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，所述中间产物多硫化物为S_x^2-，其中，1≤x≤8。

3.根据权利要求1所述的一种以废旧锂硫或镁硫电池为原料的硫原子掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，加热碳化的温度为500-1500℃，时间为0.5-6h。

4.根据权利要求1所述的一种以废旧锂硫或镁硫电池为原料的硫原子掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，加热碳化在惰性气体保护气氛下进行，所述惰性气体为氩气或氮气。

5.根据权利要求1所述的一种以废旧锂硫或镁硫电池为原料的硫原子掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，所述碳源来源于废旧锂硫或镁硫电池中的导电炭黑、粘结剂或电池隔膜中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的一种以废旧锂硫或镁硫电池为原料的硫原子掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，所述导电炭黑为石墨炔、石墨烯、碳纳米管、乙炔黑、可琴黑、多孔碳或空心碳球中的一种或多种；

所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚环氧乙烯或丙烯腈聚合物中的一种或几种；

所述电池隔膜为聚丙烯、聚乙烯/聚丙烯多孔隔膜、玻璃纤维隔膜、聚酰亚胺隔膜、聚对苯二甲酸乙二酯基无纺布，以及以聚丙烯、聚乙烯/聚丙烯多孔隔膜、玻璃纤维隔膜为基体的涂层隔膜中的一种或几种，其中，涂层隔膜中所用涂层为芳纶、石墨烯、石墨炔、碳纳米管、乙炔黑、可琴黑、多孔碳、空心碳球、聚多巴胺或全氟磺酸-聚四氟乙烯共聚物中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种以废旧锂硫或镁硫电池为原料的硫原子掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，加热碳化后，所得材料还置于酸溶液中洗涤1-24h，再置于烘箱中烘干，即得到目的产物。

8.根据权利要求7所述的一种以废旧锂硫或镁硫电池为原料的硫原子掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，所用酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸或磷酸中的一种或多种，其浓度为0.1-5M。

9.一种以废旧锂硫或镁硫电池为原料的硫原子掺杂碳材料，其采用如权利要求1-8任一所述的制备方法制备得到。

10.如权利要求9所述的一种以废旧锂硫或镁硫电池为原料的硫原子掺杂碳材料在制备钠离子电池、钾离子电池、镁离子电池负极、锂硫电池、镁硫电池或燃料电池中的应用。