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技术

本发明专利技术公开了一种锂硫电池复合正极材料及其制备方法和锂硫电池。该复合正极材料由包括单质硫、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；其制备过程时将金属‑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，热处理，即得具有较高导电性，能提高活性物质硫的利用率的复合正极材料，且其制备方法简单、工艺条件温和，极大地降低了锂硫电池正极材料的生产成本，满足工业生产要求；该复合正极材料制成锂硫电池具有高放电比容量、稳定的循环性能和较高安全性能，且无需集流体，无需添加导电剂和粘结剂。

Lithium sulfur battery composite cathode material and its preparation method and application of lithium sulfur battery

The invention discloses a lithium sulfur battery composite cathode material and a preparation method thereof and a lithium sulfur battery. The composite cathode material is composed of raw materials including elemental sulfur, conductive graphitized carbon materials co-doped with metallic and non-metallic elements and conductive lithium polymer. Composite cathode materials with high conductivity and high utilization rate of active material sulfur can be obtained by heat treatment with a simple preparation method and mild process conditions, which greatly reduces the production cost of cathode materials for lithium sulfur batteries and meets the requirements of industrial production. Specific capacity, stable cycling performance and higher safety performance, and no need to collect fluid, no need to add conductors and binders.

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术涉及一种锂硫电池复合正极材料及全固态锂硫电池应用，具体涉及一种低成本、高载硫量的锂硫电池复合正极材料及其制备方法，还涉及一种高能量密度、高功率密度及快速充放电的锂硫电池，属于电化学能源

技术介绍
随着科学技术的发展，环境与资源问题日益凸显，开发绿色、高效、可再生的新能源储能器件已成为目前各国发展的重要战略和研究热点。以单质硫为正极，金属锂为负极组成的锂硫电池具有高理论比容量(1675mAhg-1)和质量能量密度(2600Whkg-1)，被视为极具开发潜力和产业化的下一代电池系统之一。然而，单质硫及其放电产物多硫化锂几乎不导电，严重降低了锂硫电池的电子传输效率及电化学反应效率；充放电过程中形成的可溶多硫化物中间体易发生“穿梭效应”，也会使得正极活性物质流失，导致电池寿命缩短；同时，在电池正极的制备过程中需要铝箔作为集流体，并添加额外的导电剂和粘结剂。这些物质的加入都极大地增加了电池器件的生产成本和电池的总体重量，严重降低了电池器件的质量比能量密度和质量比功率密度。因此，开发具有优异电子导电性、离子电导性和固硫协同效本文档来自技高网...

【技术保护点】
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、氯中至少一种，掺杂的金属元素为Fe、Co、Ni、Mn、Al、Ti、Mo中至少一种。

【技术特征摘要】
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、氯中至少一种，掺杂的金属元素为Fe、Co、Ni、Mn、Al、Ti、Mo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。3.根据权利要求2所述的锂硫电池复合正极材料，其特征在于：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)。4.根据权利要求3所述的锂硫电池复合正极材料，其特征在于：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、甘蔗茎秆中至少一种；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、水溶性钼盐中至少一种；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...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晋，李劼，张智，林月，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43