[发明专利]硼掺杂碳包覆镍纳米材料、高循环稳定性的锂硫电池正极活性物质及其制备方法和锂硫电池

权利要求书

1.一种硼掺杂碳包覆镍纳米材料，所述硼掺杂碳包覆镍纳米材料包括硼掺杂碳包覆镍纳米颗粒，所述硼掺杂碳包覆镍纳米颗粒含有金属态镍内核和包覆在所述金属态镍内核表面的硼掺杂石墨化碳层外壳，所述硼掺杂碳包覆镍纳米材料的孔径至少具有一个介孔峰。

2.根据权利要求1所述的纳米材料，其中，所述硼掺杂碳包覆镍纳米材料具有双介孔分布峰，且双介孔分布峰分别对应第一最可几孔径和第二最可几孔径，所述第一最可几孔径为2-6纳米，所述第二最可几孔径为8-13纳米。

3.根据权利要求1或2所述的纳米材料，其中，所述硼掺杂碳包覆镍纳米材料的介孔体积为0.05-1.5cm³/g；

优选地，所述硼掺杂碳包覆镍纳米材料的介孔体积占总孔体积的比例大于50％，进一步优选大于60％。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的纳米材料，其中，所述硼掺杂石墨化碳层的平均厚度为0.3-6nm，优选为0.3-5.5nm；

优选地，所述金属态镍内核的平均粒径为1-200nm，优选为3-100nm，更优选为4-45nm。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的纳米材料，其中，所述金属态镍包括面心立方晶格结构和/或六方紧密晶格结构。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的纳米材料，其中，以所述硼掺杂碳包覆镍纳米材料的总量为基准，镍元素的含量为30-90重量％，优选为50-85重量％；碳元素的含量为5-70重量％，优选为5-35重量％；

优选地，以所述硼掺杂碳包覆镍纳米材料的总量为基准，硼元素和氧元素的总含量不大于25重量％，优选为0.2-22重量％，更优选为2-20重量％；

优选地，以所述硼掺杂碳包覆镍纳米材料的总量为基准，硼元素的含量不大于12重量％，优选为0.1-10重量％，更优选为1.5-6重量％。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的纳米材料，其中，所述硼掺杂碳包覆镍纳米材料的酸洗损失率小于50％，优选小于20％，更优选小于15％。

8.权利要求1-7中任意一项所述的硼掺杂碳包覆镍纳米材料的制备方法，该制备方法包括：

(1)将镍源、多元有机羧酸与硼源和溶剂形成均相溶液，然后除去所述均相溶液中的溶剂，得到前驱体；

(2)在惰性气氛或还原气氛下，将所述前驱体进行高温热解。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述镍源选自醋酸镍、Ni(OH)₂、NiO、NiCO₃和碱式碳酸镍中的至少一种；

所述多元有机羧酸选自柠檬酸、对苯二甲酸、2,5-吡啶二羧酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、琥珀酸、酒石酸、苹果酸、葡萄糖酸和均苯三酸中的至少一种；

所述硼源选自硼酸、硼酸铵和硼酸氢铵中的至少一种；

优选地，所述高温热解的条件包括：温度为400-1000℃，时间为1-24h；

更优选地，所述高温热解的条件包括：温度为500-600℃，时间为2-4h。

10.一种高循环稳定性的锂硫电池正极活性物质，该正极活性物质为复合材料，所述复合材料含有硼掺杂碳包覆镍纳米材料、石墨烯和单质硫，所述硼掺杂碳包覆镍纳米材料为权利要求1-7中任意一项所述的硼掺杂碳包覆镍纳米材料或者为按照权利要求8或9所述的制备方法制备得到的硼掺杂碳包覆镍纳米材料；

优选地，以所述复合材料的总量为基准，镍元素的含量为0.5-15重量％，所述石墨烯的含量为5-20重量％，所述单质硫的含量为60-90重量％；

优选地，以所述复合材料的总量为基准，镍元素的含量为1-7重量％，所述石墨烯的含量为8-20重量％，所述单质硫的含量为70-90重量％。