技術領域

本發明涉及一種正極材料，尤其涉及一種含有碳和硫化鋰的正極材料。

本發明還涉及一種具有含有碳和硫化鋰的正極。

本發明還涉及一種具有含有碳和硫化鋰的正極的電池。

本發明還涉及一種正極材料的制備方法。

背景技術

鋰電池作為現有技術中的一種高能量密度電池，被業界人員進行了廣泛的研究。目前，就制作鋰電池的電極材料，有很多的研究方案。

比如，一種含單質硫的納米碳材料。這種材料通過下面的方法制備。首先合成SBA-15(一種含硅的硬模板)，然后將SAB-15與蔗糖混合后，在高溫下利用納米煅燒法制備CMK-3(一種介孔碳材料的名稱)。通過熔化-擴散法來制備CMK-3/S復合材料，主要是在155度下液化單質硫，利用毛細管作用力將液態硫吸入介孔碳的孔中。這種電極材料與普通的碳硫電極材料相比，具有更小的顆粒尺寸，顆粒之間的表面積大，能夠一定程度上解決正極材料的容量損失問題。另一種含單質硫的活性多孔碳材料。首先，聚醚表面活性劑F127與間苯三酚在甲醛的催化下聚合；然后在高溫850度下碳化；將產物與KOH混合800度下加熱，使其活化。通過液相滲透的方法，單質硫(溶解在CS₂溶液中)滲透入多孔碳中，從而形成含單質硫的活性多孔碳材料。不同S含量的S/C復合材料是通過反復的溶液浸漬/干燥過程來制備的。

現有技術中還公開了一種熔化混合的硫與活性碳材料。活性炭與單質硫按3：7的重量比混合，然后在150度下融化硫，使其進入活性炭孔中；然后在300度下蒸發硫，使其在活性炭表面沉積硫膜。

另一種碳硫材料的結構形式是鑲嵌S元素的聚丙烯腈脫氫六元環結構。聚丙烯腈脫氫后，生成含N的六元環結構。由于這種聚合物導電，能把S元素嵌入其環狀結構單元中。從而生成含碳和硫的六元環結構電極材料。

前面提到的一些現有技術中，電極材料均采用了納米結構，以減緩正極容量損失。但是，由于電極材料在電池的充放電過程中，中間反應產物的保護(防止流失)以及制作工藝不能夠保證S元素充分嵌入碳納米結構等因素，導致電池的循環壽命低。

發明內容

本發明提供一種反應充分，導電性能好的正極材料。

為實現上述目的之一，本發明的技術方案是：一種正極材料，包括：碳、硫化鋰和碳三層包覆結構的復合物。

優選的，所述碳位于硫化鋰內部和外部。碳和硫化鋰形成了同軸設置的軸狀復合物。碳所在的內層為同軸復合物的軸心，硫化鋰層環繞碳層，并同時被碳層環繞。

優選的，所述硫化鋰具有納米尺寸的孔隙。進一步的，所述孔隙不均勻分布。

優選的，所述碳為碳黑。

根據本發明的另一方面，本發明提供一種電池的正極，所述正極具有包括碳-硫化鋰-碳三層包覆結構復合物的電極正極材料。

根據本發明的另一方面，本發明提供一種電池，包括正極、負極以及設于正極和負極之間的電解質，所述正極具有包括碳-硫化鋰-碳三層包覆結構復合物的電極正極材料。優選的，所述電池還包括將所述電解質分隔為負極電解質和正極電解質的隔膜。進一步的，所述隔膜是鋰離子超導玻璃膜。

根據本發明的另一方面，本發明還提供一種電池的正極材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：有機高分子聚合物加入熔融的硫中，獲得吸附硫的有機高分子聚合物;將吸附硫的有機高分子聚合物浸入正丁基鋰溶液中，生成有機高分子聚合物-硫化鋰的復合物;將有機高分子聚合物-硫化鋰的復合物浸入有機溶液中，獲得有機高分子聚合物-硫化鋰-有機物的復合物；將有機高分子復合物-硫化鋰-有機物復合物碳化，獲得碳-硫化鋰-碳三層包覆結構的復合物。

優選的，所述有機溶液是重量比為25%的蔗糖溶液。

優選的，所述有機高分子聚合物是聚吡啶或者聚吡咯或者纖維素或者蛋白質。

與現有技術相比，本發明正極材料中有效成分硫化鋰與碳充分混合，獲得的硫化鋰中由于高分子聚合物在碳化過程中揮發，留下納米量級的空隙，增加了硫化鋰的表面積，使硫化鋰的反應充分。碳化后的碳黑附著在硫化鋰外圍，保證碳和硫充分混合，導電性佳。

附圖說明

下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步說明。

圖1是本發明正極材料具體實施例的結構示意圖。

圖2是本發明電池的具體實施例的結構示意圖。

其中：

10.正極材料????26.電池????????34.隔膜

20.硫化鋰??????28.正極????????36.負極集流體