驅(qū)體待用；
[0060] 硫電極材料的制備：將上述前驅(qū)體升溫至180°c，單質(zhì)硫、碳硫聚合物（質(zhì)量比為 3:69. 5:0. 5)、十二烷基硫酸鈉充分混合，使得熔融硫在表面活性劑的輔助下充分滲透進入 多孔碳材料的孔結(jié)構(gòu)中，同時向反應(yīng)器中通入5MPa的氦氣，之后保持氣壓30min，再降低反 應(yīng)物溫度至25°C，卸掉氦氣壓，得到含硫電極材料待用；
[0061] 其它與實施例1的相同，這里不再重復(fù)。
[0062] 實施例12,與實施例1不同的是，本實施例包括如下步驟：
[0063] 多孔前驅(qū)體的制備：選擇粒徑在10 μπι-20 μπκ孔徑為10nm_50nm、孔隙率為80% 的多孔鋁材料作為基材，之后于120°C，通氧氣熱處理lOmin，得到表層及孔壁充分氧化的 多孔鋁材料備用；
[0064] 硫電極材料的制備：將上述前驅(qū)體升溫至180°C，單質(zhì)硫、碳硫聚合物（質(zhì)量比為 3:69:1)、十二烷基硫酸鈉充分混合，使得熔融硫在表面活性劑的輔助下充分滲透進入多孔 鋁材料的孔結(jié)構(gòu)中，同時向反應(yīng)器中通入5MPa的氦氣，之后保持氣壓30min，再降低反應(yīng)物 溫度至25°C，卸掉氦氣壓，得到含硫電極材料待用；
[0065] 其它與實施例1的相同，這里不再重復(fù)。
[0066] 將比較例、各實施例制備得到的硫電極材料與聚四氟乙稀、導(dǎo)電碳、溶劑混合均勻 后，涂敷在鋁箱上，之后分條得到正極片，再與金屬鋰帶、隔離膜卷繞得到裸電芯，選擇鋁塑 膜為外封裝材料進行頂封、側(cè)封、注液、真空封裝、靜止、化成、整形、除氣得到成品鋰硫電 池。
[0067] 對本發(fā)明進行如下測試：
[0068] 含氧官能團種類及比例測試：取出比較例及實施例得到的多孔前驅(qū)體，采用XPS 對各樣品表面接枝的含氧官能團種類及質(zhì)量進行測試，測試結(jié)果如表1所示。
[0069] 容量測試：在25°C環(huán)境中按如下流程對各實施例和比較例電極材料制備得到的 電芯進行容量測試：靜置3min ;0. 5C恒流放電至1. 5V ;靜置3min ;0. 5C恒流充電至3. 8V， 恒壓充電至0. 05C ;靜置3min ;0. 5C恒流放電至1. 5V得到首次放電容量D1 ;靜置3min之 后完成容量測試，所得結(jié)果見表1。
[0070] 循環(huán)測試：在25°C環(huán)境中按如下流程對各實施例和比較例電極材料制備得到的 電芯進行循環(huán)測試：靜置3min ;0. 5C恒流放電至1. 5V ;靜置3min ;0. 5C恒流充電至3. 8V， 恒壓充電至0. 05C;靜置3min ;0. 5C恒流放電至1.5V得到首次放電容量D1 ;靜置3min， "0. 5C恒流充電至3. 8V，恒壓充電至0. 05C ;靜置3min ;0. 5C恒流放電至1. 5V得到首次放 電容量D1 ;靜置3min"重復(fù)299次得到D300,之后完成循環(huán)測試，計算容量保持率為D300/ D1，所得結(jié)果見表1。
[0071] 自放電測試：在25°C環(huán)境中按如下流程對各實施例和比較例電極材料制備得到 的電芯進行自放電測試：靜置3min ;0. 5C恒流充電至3. 0V，恒壓充電至0. 05C ;靜置72h后 測試開路電壓VI，之后再靜置72h測試開路電壓V2,電芯的自放電速率=(V1-V2)/72 (mV/ h)，所得結(jié)果見表1。
[0072] 表1、不同電解質(zhì)電芯容量、循環(huán)容量保持率、自放電速度：
[0074] 由表1可得，本發(fā)明的含硫電極材料組裝得到的鋰硫電池，具有更高的容量發(fā)揮、 循環(huán)性能，以及更低的自放電；這是由于本發(fā)明制得的材料，含硫活性物質(zhì)填充更充分。
[0075] 由實施例1-實施例7可得，隨著多孔基材處理條件的變化，制備得到的多孔前驅(qū) 體極性官能團含量逐漸增加；得到的含硫電極材料組裝得到的電池的容量先增加、后降低， 這是因為隨著極性官能團的增加，多孔基材對鋰硫化合物的吸附能力增強，鋰硫化合物溶 解到電解液中的概率逐漸降低，因此電池的容量逐漸增加；但當含氧官能團的量過多時，其 將影響多孔基材本身的導(dǎo)電性能，使得整個含硫電極材料導(dǎo)電性能變差，填充于孔結(jié)構(gòu)中 的含硫組分的容量無法充分發(fā)揮，因此電池容量降低；但更多的極性官能團，對鋰硫化合物 的吸附作用會更強，因此電池的循環(huán)性能及自放電性能將得到改善。
[0076] 從實施例1-實施例12可得，本發(fā)明具有普適性。
[0077] 根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還能夠?qū)ι鲜鰧嵤┓?式進行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，凡是本領(lǐng)域技術(shù)人員在 本發(fā)明的基礎(chǔ)上所作出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。此 外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明 構(gòu)成任何限制。
【主權(quán)項】
1. 一種含硫電極材料，包括多孔基材及填充于所述多孔基材的孔結(jié)構(gòu)中的含硫活性物 質(zhì)，其特征在于：所述多孔基材的表面或/和孔壁上分布有極性官能團，所述極性官能團的 質(zhì)量為所述多孔基材總質(zhì)量的0. 01 %~30%。2. -種權(quán)利要求1所述的含硫電極材料，其特征在于，所述多孔基材的孔洞長度為L， 由孔口向孔內(nèi)部延伸直至L/2長度部分孔為淺層孔，另外L/2長度的孔洞為深層孔，且所述 極性官能團分布于所述多孔基材的表面、所述多孔基材的淺層孔孔壁和所述多孔基材的深 層孔孔壁，，且所述極性官能團含量由淺層孔向深層孔逐漸減少。3. -種權(quán)利要求1所述的含硫電極材料，其特征在于，所述多孔基材為多孔碳材料或 金屬多孔材料；所述多孔基材的粒徑為5nm~200μm，孔直徑為0· 2nm~2μm，孔隙率為 30%~98% ;所述極性官能團的質(zhì)量為所述多孔基材的總質(zhì)量的0. 1 %~20%。4. 一種權(quán)利要求1所述的含硫電極材料，其特征在于，所述含硫活性物質(zhì)包括硫單質(zhì)、 硫基化合物和硫復(fù)合物中的至少一種，所述含硫活性物質(zhì)的質(zhì)量占所述含硫電極材料總質(zhì) 量的30%~98% ;所述含硫電極材料中還含有表面活性劑，所述表面活性劑的質(zhì)量占所述 含硫電極材料總質(zhì)量的0. 01 %~10%。5. -種權(quán)利要求4所述的含硫電極材料，其特征在于，所述硫單質(zhì)包括升華硫和/或 高純硫；所述硫基化合物包括有機硫化物、Li2Sn和碳硫聚合物（C2Sv)m中的至少一種，其中， η多;所述硫復(fù)合物包括硫/碳復(fù)合物、硫/導(dǎo)電聚合物復(fù)合物和硫/ 無機氧化物中的至少一種。6. -種權(quán)利要求1所述的含硫電極材料，其特征在于，所述極性官能團選自烷烴、烯 烴、醚類、硝基化合物、二甲胺、脂類、酮類、醛類、硫醇、胺類、酰胺、醇類、酚類和羧酸類中的 至少一種。7. -種權(quán)利要求1所述的含硫電極材料的制備方法，其特征在于，主要包括如下步驟： 步驟1，多孔前驅(qū)體的制備：選擇多孔材料，在所述多孔材料的表面或/和孔壁上接枝 極性官能團，得到表面或/和孔壁含有極性官能團的多孔前驅(qū)體； 步驟2,硫電極材料的制備：將含硫活性物質(zhì)填充進入步驟1制備得到的多孔前驅(qū)體 中，得到硫電極材料。8. -種權(quán)利要求7所述的含硫電極材料的制備方法，其特征在于，步驟1所述的接枝極 性官能團過程為選選擇性氧化過程，即將含有特定官能團的氧化劑與多孔基材混合、氧化 反應(yīng)后得到接枝有對應(yīng)極性官能團的多孔前驅(qū)體；步驟2所述填充過程是指將多孔前驅(qū)體 與含硫活性物質(zhì)置于同一反應(yīng)器中，之后通過研磨、超聲處理、熱處理中的至少一種方式處 理得到硫電極材料。9. 一種權(quán)利要求8所述含硫電極材料的制備方法，其特征在于，所述氧化劑還含有高 猛酸鉀、濃硫酸和硝酸中的至少一種；氧化反應(yīng)的時間為lOmin~24h;氧化反應(yīng)的溫度 為-3(TC~120Γ。10. -種鋰硫電池，其特征在于，所述鋰硫電池的電極活性材料包含權(quán)利要求1所述含 硫電極材料。
【專利摘要】本發(fā)明屬于鋰硫電池領(lǐng)域，尤其涉及一種含硫電極材料，包括多孔基材及填充于所述多孔基材的孔結(jié)構(gòu)中的含硫活性物質(zhì)，所述多孔基材的表面或/和孔壁上分布有極性官能團，所述極性官能團的質(zhì)量為所述多孔基材總質(zhì)量的0.01％～30％。由于極性官能團對鋰硫化物具有較強的吸附作用，當多孔基材上含有極性官能團時，能夠增加多孔基材對鋰硫化物的吸附作用；當然，極性官能團含量過低，無法充分起到吸附鋰硫化合物的作用，而極性官能團含量過高，將影響到多孔基材的導(dǎo)電性能，需要做出兩者之間的平衡。
【IPC分類】H01M4/38, H01M10/052, H01M4/62, H01M4/36, H01M4/58
【公開號】CN105374998
【申請?zhí)枴緾N201510675214
【發(fā)明人】楊玉潔
【申請人】廣東燭光新能源科技有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年10月16日