本發(fā)明屬于能源新材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種硫化鋰/納米硅碳全電池及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

鋰離子電池技術(shù)被認為是最理想的綠色能源存儲與轉(zhuǎn)換技術(shù)之一。與鎳氫、鎳鉻等二次電池相比，鋰離子電池具有長壽命、高能量密度、沒有記憶效應(yīng)等優(yōu)點，已廣泛被應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備，通訊設(shè)備，以及電動汽車市場之中。其中，正極材料和負極材料的選擇對鋰離子電池性能起著至關(guān)重要的作用。

將鋰-硫作為鋰離子電池的正極材是近年來高容量鋰離子電池研究的熱點之一。與傳統(tǒng)鋰離子電池技術(shù)相比，鋰-硫電池在比容量、能量密度和功率密度等方面具有得天獨厚的優(yōu)勢。此外，鋰-硫電池還具有電極材料來源豐富、成本低、對環(huán)境友好、電池安全性好等優(yōu)點。鋰-硫電池正極材料硫化鋰的理論比容量為1160mah/g，能夠提供約2v的放電平臺。將單質(zhì)硫作為正極材料，可以與一般的鋰離子電池負極進行匹配，但是預(yù)鋰化麻煩、制備復(fù)雜。

負極材料的選取與制備也至關(guān)重要。目前使用的石墨負極材料存在較低的理論容量(372mah/g)，且其容量的提升空間很小，遠不能滿足高容量鋰離子電池的時代需求。另外，硅基材料是近年來研究的較多的新型負極材料。單質(zhì)硅材料因具有極高的理論比容量(4200mah/g)而備受關(guān)注。但在嵌/脫鋰過程中表現(xiàn)出巨大的體積膨脹效應(yīng)，使得材料結(jié)構(gòu)易遭到破壞，進而引起首次效率和循環(huán)穩(wěn)定性能較差。應(yīng)對上述問題，常用的手段是將硅進行納米化、合金化和復(fù)合化，但是其工藝復(fù)雜，制備得到的電池存在不可逆容量大、導(dǎo)電性能差和循環(huán)穩(wěn)定性差的問題。因此，提供一種制備工藝簡單、操作簡便，且首次充放電效率高、比容量高、循環(huán)性能好的的全電池工藝具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種硫化鋰/納米硅碳全電池的制備方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供所述方法制備得到的硫化鋰/納米硅碳全電池。

本發(fā)明的又一目的在于提供所述硫化鋰/納米硅碳全電池的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：一種硫化鋰/納米硅碳全電池的制備方法，包含如下步驟：

(1)將硫酸鋰分散到水中，得到溶液a，將有機碳源分散到極性有機溶劑中，得到溶液b，再將溶液a和溶液b混合均勻，得到混合溶液c；

(2)將步驟(1)中得到的混合溶液c進行干燥制粉，得到前驅(qū)體d；

(3)將步驟(2)中得到的前驅(qū)體d進行煅燒，得到碳包覆硫化鋰復(fù)合正極材料e；

(4)將納米硅分散到有機溶劑中，得到懸濁液f，將有機碳源分散到有機溶劑中，得到溶液g，將人造石墨分散到有機溶劑中，得到懸濁液h，再將懸濁液f、溶液g和懸濁液h混合均勻，得到混合液i；

(5)將步驟(4)中得到的混合液i進行干燥制粉，得到前驅(qū)體j；

(6)將步驟(5)中得到的前驅(qū)體j進行煅燒，得到碳包覆硅碳復(fù)合負極材料k；

(7)將步驟(3)中得到的碳包覆硫化鋰復(fù)合正極材料e、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑混合均勻后調(diào)成漿料，再涂覆在鋁箔上，干燥，輥壓，得到鋰-硫電池正極片；

(8)將步驟(6)中得到的碳包覆硅碳復(fù)合負極材料k、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑混合均勻后調(diào)成漿料，再涂覆在鋁箔上，干燥，輥壓，得到鋰-硫電池負極片；

(9)將步驟(7)中得到的鋰-硫電池正極片、隔膜、電解液和步驟(8)中得到的鋰-硫電池負極片進行封裝，得到硫化鋰/納米硅碳全電池。

步驟(1)中所述的水優(yōu)選為去離子水。

步驟(1)中所述的極性有機溶劑為水或四氫呋喃。

所述的水優(yōu)選為去離子水。

步驟(1)中所述的有機碳源為長鏈有機碳源；優(yōu)選為蔗糖、葡萄糖、瀝青、和聚乙烯醇中的至少一種。

所述的聚乙烯醇優(yōu)選為分子量20000的聚乙烯醇。

步驟(1)中所述的硫酸鋰和有機碳源的質(zhì)量比優(yōu)選為1：(7.0～7.5)。

步驟(1)中所述的分散優(yōu)選為采用攪拌的方式進行分散。

所述的攪拌的條件為：400～2000r/min攪拌0.5～2h；攪拌的條件優(yōu)選為：1500r/min攪拌0.5～1h。

步驟(2)中所述的干燥優(yōu)選為采用閉式循環(huán)噴霧干燥機進行干燥。

所述的閉式循環(huán)噴霧干燥機為離心霧化器，其轉(zhuǎn)速為15000～40000r/min，進出口溫度分別為100～300℃和60～120℃，進料速度為10～20ml/min。

步驟(3)和步驟(6)中所述的煅燒優(yōu)選為在惰性氣體保護下進行煅燒。

所述的惰性氣體優(yōu)選為氮氣或氬氣；更優(yōu)選為純度為99.99％的氮氣或純度為99.999％的氬氣。

步驟(3)中所述的煅燒的條件為：以2～10℃/min的速度升溫至600～850℃，再恒溫保持1～5h；煅燒的條件優(yōu)選為：以5℃/min的速度升溫至700～750℃，再恒溫保持3～4h。

步驟(4)中所述的納米硅的粒徑大小優(yōu)選為30～100nm。

步驟(4)中所述納米硅的分散方式優(yōu)選為超聲分散。

所述的超聲的功率優(yōu)選為300w。

所述的超聲的時間優(yōu)選為10～40min。

步驟(4)中所述的有機碳源和人造石墨的分散方式的優(yōu)選為攪拌分散。

所述的攪拌的條件優(yōu)選為：400～2000r/min攪拌0.5～2h。

步驟(4)中所述的懸濁液f和懸濁液h的固含量都為20～35％。

步驟(4)中所述的有機溶劑優(yōu)選為無水乙醇、丙酮和四氫呋喃中的一種。

步驟(4)中所述的有機碳源優(yōu)選為檸檬酸、cmc(羧甲基纖維素)、瀝青和葡萄糖中的至少一種。

步驟(4)中所述的納米硅、有機碳源和人造石墨的質(zhì)量比為1：(2～4)：(0.5～0.8)。

步驟(4)中所述的混合均勻為采用攪拌的方式混合均勻。

所述的攪拌的條件優(yōu)選為400～2000r/min攪拌1～5h。

步驟(5)中所述的干燥為在干燥箱中進行干燥；優(yōu)選為在60～90℃的干燥箱中干燥6～14h。

步驟(5)中所述的制粉優(yōu)選為采用研磨的方式進行制粉。

步驟(6)中所述的煅燒的條件為：以2～5℃/min的速度升溫至700～900℃，再恒溫保持3～10h。

步驟(7)中所述的碳包覆硫化鋰復(fù)合正極材料e、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑的質(zhì)量比為(70～84)：(15～8)：(15～8)；質(zhì)量比優(yōu)選為8：1：1。

步驟(7)中所述的粘結(jié)劑優(yōu)選為聚偏二氟乙烯(pvdf)或聚乙烯吡咯烷酮k30(pvp-k30)。

步驟(7)中所述的導(dǎo)電劑優(yōu)選為導(dǎo)電碳黑super-p、科琴黑或乙炔黑。

步驟(7)中所述的涂覆的厚度優(yōu)選為120～200微米。

步驟(7)和步驟(8)中所述的干燥為真空干燥；優(yōu)選為在50～100℃的真空條件下干燥5～24h。

步驟(7)中所述的輥壓的厚度優(yōu)選為90～140微米。

步驟(7)和步驟(8)中所述的鋁箔優(yōu)選為厚度為10μm的鋁箔。

步驟(7)和步驟(8)中所述的調(diào)成漿料為加入溶劑調(diào)成漿料。

所述的溶劑優(yōu)選為n-甲基吡咯烷酮或二甲基甲酰胺。

所述的溶劑的用量按溶質(zhì)和溶劑的質(zhì)量比為1:2配比計算，其中，溶質(zhì)為硫化鋰復(fù)合正極材料e(或硅碳復(fù)合負極材料k)、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑。

步驟(8)中所述的碳包覆硅碳復(fù)合負極材料k、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑混合的質(zhì)量比為(76～84)：(12～8)：(12～8)；質(zhì)量比優(yōu)選為8：1：1。

步驟(8)中所述的粘結(jié)劑優(yōu)選為成都茵地樂公司的粘結(jié)劑la132。

步驟(8)中所述的導(dǎo)電劑為常規(guī)市購的商用導(dǎo)電液；優(yōu)選為導(dǎo)電碳黑super-p。

步驟(8)中所述的涂覆的厚度優(yōu)選為100～180微米。

步驟(8)中所述的輥壓的厚度優(yōu)選為75～150微米。

步驟(9)中所述的隔膜為常規(guī)市購的鋰離子電池隔膜。

步驟(9)中所述的電解液為常規(guī)市購的鋰-硫電池電解液。

一種硫化鋰/納米硅碳全電池，通過上述任一項所述的方法制備得到。

所述的硫化鋰/納米硅碳全電池，還包括正極殼、墊片和負極殼，將正極殼、正極片、電解液、隔膜、負極片、墊片和負極殼按順序組裝并封口。

所述的硫化鋰/納米硅碳全電池在電動汽車或便攜式電子產(chǎn)品中的應(yīng)用，硫化鋰/納米硅碳全電池不僅符合電動汽車對動力電池的要求，也滿足便攜式電子產(chǎn)品對化學(xué)電源輕量化、小型化、低成本和無毒的要求。

本發(fā)明的原理：

本發(fā)明提供一種高性能鋰-硫全電池材料的制備方法及正負極匹配技術(shù)。通過干燥造粒、高溫煅燒的方法制備得到碳包覆的硫化鋰正極材料；以人造石墨為載體通過粘結(jié)干燥、高溫煅燒得到硅碳復(fù)合負極材料。本發(fā)明制備及組裝工藝步驟簡明、操作簡便，所制備的材料無需純化和預(yù)鋰化處理，可直接作為鋰-硫電池電極活性材料使用。用于鋰-硫電池中，材料具有儲鋰容量大、倍率性能優(yōu)等特點，符合新一代高性能鋰離子電池電極活性材料的要求。

正極硫化鋰材料的制備，利用閉式循環(huán)噴霧干燥機，首先獲得復(fù)合前驅(qū)體，使有機碳源均勻地分散在硫酸鋰表面，后高溫使硫酸鋰與碳源共熱分解為硫化鋰，得到碳包覆的硫化鋰正極材料。常規(guī)硫化鋰的制備使用金屬鋰與單質(zhì)硫進行反應(yīng)制取，成本高且需要處理雜質(zhì)相，為解決上述問題，本發(fā)明提供一種高效簡便的還原法制備硫酸鋰，此方法能夠有效降低成本，且還原雜相是導(dǎo)電碳，對材料性能提升有促進作用，因而無需去除雜相的處理，省去了相關(guān)處理步驟。負極硅基材料方面，由于納米硅及其容易產(chǎn)生團聚現(xiàn)象，從而引起了鋰電池負極材料的首次效率較低，循環(huán)性能較差的缺點，常規(guī)的方式不能讓納米硅很好地均勻分散在石墨表面而形成核殼結(jié)構(gòu)。為解決上述的技術(shù)不足問題本發(fā)明采用細胞粉碎機進行超聲使納米硅均勻地分散在人造石墨表面(其中將納米硅的均勻分散是決定電極材料電化學(xué)性能的關(guān)鍵)。通過電化學(xué)測試，由碳包覆的硫化鋰作為正極材料和硅碳負極材料組裝成的全電池首次充放電效率高、比容量高、循環(huán)性能好，首次比容量達800mah/g以上。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果：

(1)本發(fā)明正極材料充分利用了閉式循環(huán)噴霧干燥機制備復(fù)合前驅(qū)體，使有機碳源均勻地分散在硫酸鋰表面，高溫處理使硫酸鋰熱解為硫化鋰，充分利用反應(yīng)物，步驟簡單，省去除雜等環(huán)節(jié)。

(2)本發(fā)明負極材料成功解決了現(xiàn)有技術(shù)中硅基材料在實際制備鋰電池負極的應(yīng)用時，存在的不可逆容量損失大、導(dǎo)電性能差和循環(huán)穩(wěn)定性差的問題。

(3)本發(fā)明制得的正、負極材料一次顆粒粒徑較小，表現(xiàn)出電化學(xué)性能優(yōu)秀、比容量高、循環(huán)穩(wěn)定性好的優(yōu)點。

(4)本發(fā)明所制備的鋰硫全電池具有首次充放電效率高、比容量高、循環(huán)性能好的優(yōu)點，適合高容量電子設(shè)備的需求，使鋰電池的應(yīng)用范圍更廣。

(5)本發(fā)明原料要求低、制備工藝少、過程簡單、操作簡便，適合規(guī)模生產(chǎn)使用。制備的材料適用于鋰-硫電池，具有儲鋰容量大、倍率性能優(yōu)等特點，符合新一代高性能鋰離子電池活性材料的要求。

(6)本發(fā)明以含鋰、硫的化合物和長鏈有機碳源作為硫化鋰正極材料前驅(qū)體，高溫煅燒得到硫化鋰復(fù)合物，解決了鋰-硫電池預(yù)鋰化的問題；負極材料則使用硅和石墨的復(fù)合物，該復(fù)合物能夠提供遠高于石墨負極的比容量。將上述組裝成鋰-硫全電池，首次充電比容量達800mah/g以上，解決現(xiàn)有的鋰離子電池比容量低、能量密度低的問題。

附圖說明

圖1為實施例1制得的碳包覆的硫化鋰正極材料的xrd圖譜圖。

圖2為實施例1制得的硅碳復(fù)合負極材料的xrd圖譜圖。

圖3為實施例2制得的碳包覆的硫化鋰正極材料的sem圖。

圖4為實施例2制得的硅碳復(fù)合負極材料的sem圖。

圖5為實施例3制得的碳包覆的硫化鋰正極材料的首次循環(huán)伏安曲線圖。

圖6為實施例3制得的碳包覆的硫化鋰正極材料和人造石墨為載體的硅碳復(fù)合負極材料組裝成的全電池的首次充放電曲線圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

若無特別說明，本發(fā)明中的所有原料和藥劑均為常規(guī)市場的原料、試劑。

實施例1

(一)碳包覆硫化鋰正極材料的制備，具體步驟如下：

(1)將16.7g硫酸鋰分散于200ml去離子水中，1500r/min高速攪拌0.5h，得到溶液a；

(2)將125g蔗糖溶解在200ml去離子水中，1500r/min高速攪拌0.5h，得到混合溶液b；

(3)將步驟(1)制得的溶液a加入到步驟(2)制得的溶液b中，混合均勻，得到混合溶液c，然后將混合液c進行閉式循環(huán)噴霧干燥制粉，得到前驅(qū)體d；其中，閉式循環(huán)噴霧干燥制粉時離心霧化器的轉(zhuǎn)速為20000r/min，進出口溫度分別為200℃和100℃，進料速度為15ml/min；

(4)將步驟(3)制得的前驅(qū)體d置于管式爐中，通入純度為99.99％的氮氣，并以5℃/min的速度升溫至700℃后反應(yīng)3h，得到碳包覆硫化鋰正極材料。

(二)人造石墨為載體的硅碳復(fù)合負極材料的制備，具體步驟如下：

(1)將12.8g納米硅(粒徑為30～100nm)分散于150ml無水乙醇中，在細胞粉碎超聲機中超聲10min(功率300w)，得到懸濁液a；

(2)將25.6g葡萄糖加入到150ml無水乙醇中，1000r/min高速攪拌1h，得到溶液b；

(3)將9.0g人造石墨加入到150ml無水乙醇中，并1500r/min高速攪拌2h，得到懸濁液c；

(4)將步驟(1)制得的懸濁液a和步驟(2)制得的溶液b加入到步驟(3)制得的懸濁液c中，1000r/min高速攪拌1h，得到混合液d；然后將混合液d在干燥箱中干燥，溫度為80℃，時間為12h，并用研砵碾磨制粉，得到前驅(qū)體e；

(5)將步驟(4)制得的前驅(qū)體e置于管式爐中，通入純度為99.99％的氮氣，并以2℃/min的速度升溫至700℃后反應(yīng)6h，得到以人造石墨為載體的鋰離子電池硅碳復(fù)合負極材料。

(三)將步驟(一)制得的硫化鋰正極材料進行xrd圖譜檢測，檢測結(jié)果如圖1所示。從圖1中可看出，圖譜中明顯呈現(xiàn)了硫化鋰的衍射峰，該峰與標準pdf卡(jcpdsno.23-0369)完全吻合。圖1中產(chǎn)生的氫氧化鋰的峰為檢測時硫化鋰與水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生的雜質(zhì)。步驟(二)制得的硅碳復(fù)合負極材料進行xrd圖譜檢測，檢測結(jié)果如圖2所示。從圖2中可看出，圖譜中明顯呈現(xiàn)了石墨和硅的衍射峰疊加，石墨和硅的衍射峰與標準pdf卡(jcpdsno.021-0212和jcpdsno.027-1402)完全吻合，表明二者屬于物理復(fù)合并未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生新的物相，特別是未形成非活性的sic物質(zhì)，另外在15°～35°之間大概在23°出現(xiàn)一個饅頭峰，該峰對應(yīng)非晶態(tài)無定形碳峰。

(四)電池電極片制備，具體步驟如下：

(1)將步驟(一)制備的碳包覆硫化鋰正極材料、粘結(jié)劑聚偏二氟乙烯和導(dǎo)電碳黑super-p(導(dǎo)電劑)按照質(zhì)量比8:1:1混合，以n-甲基吡咯烷酮為溶劑(溶質(zhì)和溶劑的質(zhì)量比為：1:2)調(diào)成漿料，涂覆(涂覆厚度為100μm)在10μm厚的鋁箔上，并經(jīng)真空80℃干燥10h，輥壓(輥壓的厚度的為85μm)。制備成鋰-硫電池正極片1；

(2)將步驟(二)制備的硅碳復(fù)合負極材料、粘結(jié)劑la132(成都茵地樂公司，粘結(jié)劑固體含量為15％)和導(dǎo)電碳黑super-p按照重量比8:1:1均勻混合，以去離子水為溶劑(溶質(zhì)和溶劑的質(zhì)量比為：1:2)調(diào)成漿料，涂覆在銅箔上，涂覆厚度為100μm，并經(jīng)真空100℃干燥10h、輥壓(輥壓厚度為85μm)，制備成鋰-硫電池負極片1。

(五)鋰-硫全電池的組裝，具體步驟如下：

常溫條件下，將cr2032正極殼、鋰-硫電池正極片1、電解液、隔膜、鋰-硫電池負極片1、墊片和cr2032負極殼按順序組裝并封口，得到硫化鋰/納米硅碳全電池。

實施例2

(一)碳包覆硫化鋰正極材料的制備，具體步驟如下：

(1)將16.7g硫酸鋰分散于200ml去離子水中，1500r/min高速攪拌0.5h，得到溶液a；

(2)將120g瀝青溶解在200ml四氫呋喃中，1500r/min高速攪拌1h，得到混合溶液b；

(3)將步驟(1)制得的溶液a加入到步驟(2)制得的溶液b中混合均勻，得到混合溶液c，然后將混合液c進行閉式循環(huán)噴霧干燥制粉，得到前驅(qū)體d；其中，閉式循環(huán)噴霧干燥制粉時離心霧化器的轉(zhuǎn)速為20000r/min，進出口溫度分別為220℃和100℃，進料速度為15ml/min；

(4)將步驟(3)制得的前驅(qū)體d置于管式爐中，通入純度為99.99％的氮氣并以5℃/min的速度升溫至750℃后反應(yīng)4h，得到碳包覆硫化鋰正極材料。

(二)人造石墨為載體的硅碳復(fù)合負極材料的制備，具體步驟如下：

(1)將12.8g納米硅(粒徑為30～100nm)分散于150ml無水乙醇中，在細胞粉碎超聲機中超聲20min(功率300w)，得到懸濁液a；

(2)將51.2gcmc(羧甲基纖維素)加入到150ml無水乙醇中，2000r/min高速攪拌2h，得到溶液b；

(3)將10.24g人造石墨加入到150ml無水乙醇中，2000r/min高速攪拌2h，得到懸濁液c；

(4)將步驟(1)制得的懸濁液a和步驟(2)制得的溶液b加入到步驟(3)制得的懸濁液c中，1000r/min高速攪拌1h，得到混合液d；然后將混合液d在干燥箱中干燥，溫度為80℃，干燥時間為12h，并用研砵碾磨制粉，得到前驅(qū)體e；

(5)將步驟(4)制得的前驅(qū)體e置于管式爐中，通入純度為99.99％的氮氣，并以5℃/min的速度升溫至900℃后反應(yīng)10h，得到以人造石墨為載體的鋰離子電池硅碳復(fù)合負極材料。

(三)將步驟(一)制得的硫化鋰正極材料進行掃描電子顯微鏡檢測，檢測結(jié)果如圖3所示。從圖3中可看出，噴霧干燥產(chǎn)物呈形貌呈球狀顆粒，顆粒表面較為光滑，尺寸在60μm左右。步驟(二)制得的硅碳復(fù)合負極材料進行掃描電子顯微鏡檢測，檢測結(jié)果如圖4所示。圖4表明，納米硅顆粒直徑在30～100nm，被黏連在石墨表面，且納米硅之間留有空隙，能夠接納電池反應(yīng)過程中硅的膨脹。

(四)電池電極片制備，具體步驟如下：

(1)將步驟(一)制備的碳包覆硫化鋰正極材料、粘結(jié)劑聚偏二氟乙烯和導(dǎo)電碳黑super-p(導(dǎo)電劑)按照質(zhì)量比8:1:1混合，以n-甲基吡咯烷酮為溶劑(溶質(zhì)和溶劑的質(zhì)量比為：1:2)調(diào)成漿料，涂覆(涂覆厚度為100μm)在10μm厚的鋁箔上，并經(jīng)真空80℃干燥10h，輥壓(厚度為85m)，制備成鋰-硫電池正極片2；

(2)將步驟(二)制備的硅碳復(fù)合負極材料、粘結(jié)劑la132(粘結(jié)劑固體含量為15％)和導(dǎo)電碳黑super-p按照重量比8:1:1均勻混合，以去離子水為溶劑(溶質(zhì)和溶劑的質(zhì)量比為：1:2)調(diào)成漿料，涂覆在銅箔上，涂覆厚度為100μm，并經(jīng)真空100℃干燥10h、輥壓(厚度為85μm)，制備成鋰-硫電池負極片2。

(五)鋰-硫全電池的組裝，具體步驟如下：

常溫條件下，將cr2032正極殼、鋰-硫電池正極片1、電解液、隔膜、鋰-硫電池負極片1、墊片和cr2032負極殼按順序組裝并封口，得到硫化鋰/納米硅碳全電池。

實施例3

(一)碳包覆硫化鋰正極材料的制備，具體步驟如下：

(1)將16.7g硫酸鋰分散于200ml去離子水中，1500r/min高速攪拌0.5h，得到溶液a；

(2)將120g聚乙烯醇(平均分子量20000)溶解在200ml去離子水中，并在60℃下、1500r/min高速攪拌1h，得到混合溶液b；

(3)將步驟(1)制得的溶液a加入到步驟(2)制得的溶液b中混合均勻，得到混合溶液c，然后將混合液c進行閉式循環(huán)噴霧干燥制粉，得到前驅(qū)體d；其中，閉式循環(huán)噴霧干燥制粉時離心霧化器的轉(zhuǎn)速為20000r/min，進出口溫度分別為220℃和100℃，進料速度為15ml/min；

(4)將步驟(3)制得的前驅(qū)體d置于管式爐中，通入純度為99.99％的氮氣，并以5℃/min的速度升溫至750℃后反應(yīng)4h，得到碳包覆硫化鋰正極材料

(二)人造石墨為載體的硅碳復(fù)合負極材料的制備，具體步驟如下：

(1)將12.8g納米硅(粒徑為30～100nm)分散于150ml無水乙醇中，在細胞粉碎超聲機中超聲(功率300w)18min，得到懸濁液a；

(2)將38.4g檸檬酸溶解在150ml無水乙醇中，400r/min高速攪拌0.5h，得到溶液b；

(3)將10.24g人造石墨加入到150ml無水乙醇中，400r/min高速攪拌0.5h，得到懸濁液c；

(4)將步驟(1)制得的懸濁液a和步驟(2)制得的溶液b加入到步驟(3)制得的懸濁液c中，1000r/min高速攪拌1h，得到混合液d；然后將混合液d在干燥箱中干燥，溫度為80℃，干燥時間為12h，并用研砵碾磨制粉，得到前驅(qū)體e；

(5)將步驟(4)制得的前驅(qū)體e置于管式爐中，往管式爐中通入純度為99.99％的氮氣，并以2℃/min的速度升溫至700℃后反應(yīng)6h，得到以人造石墨為載體的鋰離子電池硅碳復(fù)合負極材料。

(三)電池電極片制備，具體步驟如下：

(1)將步驟(一)制備的碳包覆硫化鋰正極材料、粘結(jié)劑聚偏二氟乙烯和導(dǎo)電碳黑super-p(導(dǎo)電劑)按照質(zhì)量比8:1:1混合，以n-甲基吡咯烷酮為溶劑(溶質(zhì)和溶劑的質(zhì)量比為：1:2)調(diào)成漿料，涂覆(涂覆厚度為100μm)在10μm厚的鋁箔上，并經(jīng)真空80℃干燥10h，輥壓(厚度為85μm)，制備成鋰-硫電池正極片3；

(2)將步驟(二)制備的硅碳復(fù)合負極材料、粘結(jié)劑la132(粘結(jié)劑固體含量為15％)和導(dǎo)電碳黑super-p按照重量比8:1:1均勻混合，以去離子水為溶劑(溶質(zhì)和溶劑的質(zhì)量比為：1:2)調(diào)成漿料、，涂覆在銅箔上，涂覆厚度為100μm，并經(jīng)真空100℃干燥10h、輥壓(厚度為85μm)，制備成鋰-硫電池負極片3。

(三)全電池組裝及電池性能測試，具體步驟如下：

常溫條件下，采用land電池測試系統(tǒng)測試步驟(三)中的正負極材料。將cr2032正極殼、成鋰-硫電池正極片3、電解液、隔膜、鋰-硫電池負極片3、墊片和cr2032負極殼按順序組裝并封口，沉化12h后進行電化學(xué)性能測試。電池的循環(huán)伏安測試在1.0～4.0v的電位區(qū)間進行，結(jié)果如圖5所示。電池的氧化峰位于3.5～3.8v，還原峰位于1.5～1.7v。恒流充放電測試在100ma/g電流密度下進行，充放電電壓區(qū)間為0.6～4.8v，測試結(jié)果如圖6所示，測試得到首次充電比容量為897mah/g，放電平臺位于1.6～2.2v，充電平臺位于2.8～4.0v，展示出良好的容量性能。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。