(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910231906.7
(22)申请日 2019.03.26
(71)申请人 湘潭大学
地址 411105 湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘
27号
(72)发明人 雷维新　夏鹏涛　张琪悦　王旭日　
夏爽　马颖妍　潘勇　
(74)专利代理机构 长沙市融智专利事务所(普
通合伙) 43114
代理人 袁靖
(51)Int.Cl.
H01M 4/36(2006.01)
H01M 4/38(2006.01)
H01M 4/62(2006.01)
H01M 10/052(2010.01)
(54)发明名称
一种基于S-Ni-O-C键合增强的锂硫电池复
合正极材料及其制备方法
(57)摘要
本发明提供了一种基于S -Ni -O -C键合增强
的锂硫电池复合正极材料及其制备方法，以生物
炭为载体，其表面嫁接极性含氧官能团，纳米镍
颗粒负载在生物炭表面形成Ni -O -C结构，再进行
固硫即得S -Ni -O -C键合增强的锂硫电池复合正
极材料。

本发明的复合正极材料，既能保留生物
炭骨架的高比表面积，又能在生物炭表面提供过
渡金属元素的极性吸附位点，同时还能在硫正极
与生物炭之间建立化学键连接，从而有效提升活
性材料的稳定性，最终提升电极材料的电化学性
能。

权利要求书1页 说明书5页 附图3页CN 109994721 A 2019.07.09
C N 109994721
A
权　利　要　求　书1/1页CN 109994721 A
1.一种基于S-Ni-O-C键合增强的锂硫电池复合正极材料，其特征在于：以生物炭为载体，其表面嫁接极性含氧官能团，纳米镍颗粒负载在生物炭表面形成Ni-O-C结构，再进行固硫即得S-Ni-O-C键合增强的锂硫电池复合正极材料。

2.根据权利要求1所述的复合正极材料，其特征在于：所述正极材料中Ni-O-C含量为20～30wt％。

3.根据权利要求1所述的复合正极材料，其特征在于：所述纳米镍颗粒粒径为5～20nm，质量含量占采用的生物炭的5～10wt％。

4.根据权利要求1所述的复合正极材料，其特征在于：所述正极材料中硫含量为70～80wt％。

5.权利要求1-4任一项所述的复合正极材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将比表面积为2000～4000m2/g的生物炭与曲拉通X-100溶液混合搅拌后过滤得到表面富集有极性含氧官能团的生物炭；
(2)纳米镍颗粒负载在步骤(1)中的表面富集有极性含氧官能团的生物炭上，得到表面均匀分散着纳米镍颗粒的生物炭材料C-O-Ni；
(3)将步骤(2)中的生物炭材料C-O-Ni和升华硫混合研磨，150～165℃真空干燥后即得S-Ni-O-C键合增强的锂硫电池复合正极材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：以硬质纤维质植物材料为原料，采用两步碳化法，先通过300～450℃对原料进行初步碳化，再以质量比为1:2～1:4的比例将初步碳化后的原料和氢氧化钾混合均匀，以750～800℃的温度活化0.5～1.5h，经过酸洗、去离子水洗涤，过滤后得到比表面积为2000～4000m2/g的生物炭。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述生物炭与曲拉通X-100溶液的固液比为1：200～400，曲拉通X-100溶液的质量分数为1～5wt‰。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述纳米镍颗粒负载采用表面化学镀镍技术中的敏化-活化法进行生物炭表面化学镀镍，得到表面均匀分散着纳米镍颗粒的生物炭材料C-O-Ni。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述生物炭材料C-O-Ni和升华硫的质量比为1:4～3:7。

10.一种使用如权利要求1-4中任一项所述的复合正极材料或者使用由权利要求5-9任一项所述的制备方法制得的复合正极材料制得的锂硫电池。

2。