驱体待用；
[0060] 硫电极材料的制备：将上述前驱体升温至180°c，单质硫、碳硫聚合物（质量比为 3:69. 5:0. 5)、十二烷基硫酸钠充分混合，使得熔融硫在表面活性剂的辅助下充分渗透进入 多孔碳材料的孔结构中，同时向反应器中通入5MPa的氦气，之后保持气压30min，再降低反 应物温度至25°C，卸掉氦气压，得到含硫电极材料待用；
[0061] 其它与实施例1的相同，这里不再重复。
[0062] 实施例12,与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
[0063] 多孔前驱体的制备：选择粒径在10 μπι-20 μπκ孔径为10nm_50nm、孔隙率为80% 的多孔铝材料作为基材，之后于120°C，通氧气热处理lOmin，得到表层及孔壁充分氧化的 多孔铝材料备用；
[0064] 硫电极材料的制备：将上述前驱体升温至180°C，单质硫、碳硫聚合物（质量比为 3:69:1)、十二烷基硫酸钠充分混合，使得熔融硫在表面活性剂的辅助下充分渗透进入多孔 铝材料的孔结构中，同时向反应器中通入5MPa的氦气，之后保持气压30min，再降低反应物 温度至25°C，卸掉氦气压，得到含硫电极材料待用；
[0065] 其它与实施例1的相同，这里不再重复。
[0066] 将比较例、各实施例制备得到的硫电极材料与聚四氟乙稀、导电碳、溶剂混合均匀 后，涂敷在铝箱上，之后分条得到正极片，再与金属锂带、隔离膜卷绕得到裸电芯，选择铝塑 膜为外封装材料进行顶封、侧封、注液、真空封装、静止、化成、整形、除气得到成品锂硫电 池。
[0067] 对本发明进行如下测试：
[0068] 含氧官能团种类及比例测试：取出比较例及实施例得到的多孔前驱体，采用XPS 对各样品表面接枝的含氧官能团种类及质量进行测试，测试结果如表1所示。
[0069] 容量测试：在25°C环境中按如下流程对各实施例和比较例电极材料制备得到的 电芯进行容量测试：静置3min ;0. 5C恒流放电至1. 5V ;静置3min ;0. 5C恒流充电至3. 8V， 恒压充电至0. 05C ;静置3min ;0. 5C恒流放电至1. 5V得到首次放电容量D1 ;静置3min之 后完成容量测试，所得结果见表1。
[0070] 循环测试：在25°C环境中按如下流程对各实施例和比较例电极材料制备得到的 电芯进行循环测试：静置3min ;0. 5C恒流放电至1. 5V ;静置3min ;0. 5C恒流充电至3. 8V， 恒压充电至0. 05C;静置3min ;0. 5C恒流放电至1.5V得到首次放电容量D1 ;静置3min， "0. 5C恒流充电至3. 8V，恒压充电至0. 05C ;静置3min ;0. 5C恒流放电至1. 5V得到首次放 电容量D1 ;静置3min"重复299次得到D300,之后完成循环测试，计算容量保持率为D300/ D1，所得结果见表1。
[0071] 自放电测试：在25°C环境中按如下流程对各实施例和比较例电极材料制备得到 的电芯进行自放电测试：静置3min ;0. 5C恒流充电至3. 0V，恒压充电至0. 05C ;静置72h后 测试开路电压VI，之后再静置72h测试开路电压V2,电芯的自放电速率=(V1-V2)/72 (mV/ h)，所得结果见表1。
[0072] 表1、不同电解质电芯容量、循环容量保持率、自放电速度：
[0074] 由表1可得，本发明的含硫电极材料组装得到的锂硫电池，具有更高的容量发挥、 循环性能，以及更低的自放电；这是由于本发明制得的材料，含硫活性物质填充更充分。
[0075] 由实施例1-实施例7可得，随着多孔基材处理条件的变化，制备得到的多孔前驱 体极性官能团含量逐渐增加；得到的含硫电极材料组装得到的电池的容量先增加、后降低， 这是因为随着极性官能团的增加，多孔基材对锂硫化合物的吸附能力增强，锂硫化合物溶 解到电解液中的概率逐渐降低，因此电池的容量逐渐增加；但当含氧官能团的量过多时，其 将影响多孔基材本身的导电性能，使得整个含硫电极材料导电性能变差，填充于孔结构中 的含硫组分的容量无法充分发挥，因此电池容量降低；但更多的极性官能团，对锂硫化合物 的吸附作用会更强，因此电池的循环性能及自放电性能将得到改善。
[0076] 从实施例1-实施例12可得，本发明具有普适性。
[0077] 根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方 式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，凡是本领域技术人员在 本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此 外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明 构成任何限制。
【主权项】
1. 一种含硫电极材料，包括多孔基材及填充于所述多孔基材的孔结构中的含硫活性物 质，其特征在于：所述多孔基材的表面或/和孔壁上分布有极性官能团，所述极性官能团的 质量为所述多孔基材总质量的0. 01 %~30%。2. -种权利要求1所述的含硫电极材料，其特征在于，所述多孔基材的孔洞长度为L， 由孔口向孔内部延伸直至L/2长度部分孔为浅层孔，另外L/2长度的孔洞为深层孔，且所述 极性官能团分布于所述多孔基材的表面、所述多孔基材的浅层孔孔壁和所述多孔基材的深 层孔孔壁，，且所述极性官能团含量由浅层孔向深层孔逐渐减少。3. -种权利要求1所述的含硫电极材料，其特征在于，所述多孔基材为多孔碳材料或 金属多孔材料；所述多孔基材的粒径为5nm~200μm，孔直径为0· 2nm~2μm，孔隙率为 30%~98% ;所述极性官能团的质量为所述多孔基材的总质量的0. 1 %~20%。4. 一种权利要求1所述的含硫电极材料，其特征在于，所述含硫活性物质包括硫单质、 硫基化合物和硫复合物中的至少一种，所述含硫活性物质的质量占所述含硫电极材料总质 量的30%~98% ;所述含硫电极材料中还含有表面活性剂，所述表面活性剂的质量占所述 含硫电极材料总质量的0. 01 %~10%。5. -种权利要求4所述的含硫电极材料，其特征在于，所述硫单质包括升华硫和/或 高纯硫；所述硫基化合物包括有机硫化物、Li2Sn和碳硫聚合物（C2Sv)m中的至少一种，其中， η多;所述硫复合物包括硫/碳复合物、硫/导电聚合物复合物和硫/ 无机氧化物中的至少一种。6. -种权利要求1所述的含硫电极材料，其特征在于，所述极性官能团选自烷烃、烯 烃、醚类、硝基化合物、二甲胺、脂类、酮类、醛类、硫醇、胺类、酰胺、醇类、酚类和羧酸类中的 至少一种。7. -种权利要求1所述的含硫电极材料的制备方法，其特征在于，主要包括如下步骤： 步骤1，多孔前驱体的制备：选择多孔材料，在所述多孔材料的表面或/和孔壁上接枝 极性官能团，得到表面或/和孔壁含有极性官能团的多孔前驱体； 步骤2,硫电极材料的制备：将含硫活性物质填充进入步骤1制备得到的多孔前驱体 中，得到硫电极材料。8. -种权利要求7所述的含硫电极材料的制备方法，其特征在于，步骤1所述的接枝极 性官能团过程为选选择性氧化过程，即将含有特定官能团的氧化剂与多孔基材混合、氧化 反应后得到接枝有对应极性官能团的多孔前驱体；步骤2所述填充过程是指将多孔前驱体 与含硫活性物质置于同一反应器中，之后通过研磨、超声处理、热处理中的至少一种方式处 理得到硫电极材料。9. 一种权利要求8所述含硫电极材料的制备方法，其特征在于，所述氧化剂还含有高 猛酸钾、浓硫酸和硝酸中的至少一种；氧化反应的时间为lOmin~24h;氧化反应的温度 为-3(TC~120Γ。10. -种锂硫电池，其特征在于，所述锂硫电池的电极活性材料包含权利要求1所述含 硫电极材料。
【专利摘要】本发明属于锂硫电池领域，尤其涉及一种含硫电极材料，包括多孔基材及填充于所述多孔基材的孔结构中的含硫活性物质，所述多孔基材的表面或/和孔壁上分布有极性官能团，所述极性官能团的质量为所述多孔基材总质量的0.01％～30％。由于极性官能团对锂硫化物具有较强的吸附作用，当多孔基材上含有极性官能团时，能够增加多孔基材对锂硫化物的吸附作用；当然，极性官能团含量过低，无法充分起到吸附锂硫化合物的作用，而极性官能团含量过高，将影响到多孔基材的导电性能，需要做出两者之间的平衡。
【IPC分类】H01M4/38, H01M10/052, H01M4/62, H01M4/36, H01M4/58
【公开号】CN105374998
【申请号】CN201510675214
【发明人】杨玉洁
【申请人】广东烛光新能源科技有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年10月16日