本发明涉及电池正极材料制备方法技术领域，具体涉及一种锂硫电池正极材料的制备方法。
背景技术：
锂硫电池凭借其性价比高、比能量密度高、对环境友好等特点，被认为是一种新型的储能器件，应用在可移动设备、大型用电设备、航天航空和电动/混合动力汽车等领域中。这种二次锂硫电池以硫单质为正极，以金属锂为负极，通过锂与硫之间发生化学反应来提供能量。当硫与锂完全反应时，其理论比能量高达1680mah/g，是传统锂电池的3～5倍，可以充分应对高容量快充用电设备的需求。然而，锂硫电池正极材料硫导电性差的特性严重影响了电池的电化学性能，导致电池容量降低，而穿梭效应的存在则导致了电池容量保持率低、循环性能差并严重缩短电池寿命，影响电池的安全性。
导电炭黑等传统碳材料比表面积较小，吸附性能一般，碳纳米管，石墨烯等碳材料价格昂贵，合成工艺复杂。碳气凝胶作为一种新型的碳材料，比表面积大，具有丰富的孔结构，吸附性能好，能够对锂硫电池的正极硫进行有效地复合，降低长链聚硫锂的溶解，从而抑制穿梭效应的产生。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种锂硫电池正极材料的制备方法，该方法提高了锂硫电池的放电比容量，改善了锂硫电池正极材料的循环性能。
本发明所采用的技术方案是，一种锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，依次将间苯二酚、糠醛及乌洛托品添加到溶剂中混合，搅拌1-3小时；
步骤2，将步骤1所得溶液在80℃-120℃下密封热处理3天-7天得到凝胶；
步骤3，将步骤2所得凝胶在60℃-100℃下热处理1小时-5小时，在25℃-50℃下静置24小时-48小时，得干凝胶；
步骤4，将步骤3所得干凝胶粉碎，所得粉末在900℃-1200℃下通氮气热处理2小时-6小时，即得到氮掺杂碳气凝胶；
步骤5，依次将质量分数为37％的盐酸、五水合硫代硫酸钠、分散剂及步骤4所得碳气凝胶添加到蒸馏水中，搅拌24小时-48小时；
步骤6，将步骤5所得悬浊液超声20分钟；
步骤7，将步骤6所得溶液抽滤3次-6次，得黑色粉末；
步骤8，将步骤7所得黑色粉末在155℃下热处理24小时，所得材料即为掺氮碳气凝胶吸附的锂硫电池正极材料。
本发明的特点还在于，
步骤1中所述溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇中的一种。
步骤1中，每100ml的溶剂中含有9g-15g的间苯二酚、14ml-24ml的糠醛及0.25-1.5g的乌洛托品。
步骤5中，每100ml的蒸馏水中含有1.98g-11.83g的质量分数为37％的盐酸、2.41g-14.47g的五水合硫代硫酸钠、0.2g-0.6g的碳气凝胶，1ml-5ml的分散剂。
步骤5中所述分散剂为聚乙二醇-200、聚乙二醇-400、聚乙二醇-600、聚乙二醇-800或聚乙二醇-1000中的一种。
本发明的一种锂硫电池正极材料的制备方法的有益效果为：与常规锂硫电池正极材料相比，该材料在放电容量增加的同时，仍然具有良好的循环稳定性，并且合成方法简单，性价比高，重现性好，适于商品化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的一种锂硫电池正极材料的制备方法，括以下步骤：
步骤1，依次将间苯二酚、糠醛及乌洛托品添加到溶剂中混合，搅拌1-3小时；
步骤1中所述溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇中的一种；
步骤1中，每100ml的溶剂中含有9g-15g的间苯二酚、14ml-24ml的糠醛及0.25-1.5g的乌洛托品；
步骤2，将步骤1所得溶液在80℃-120℃下密封热处理3天-7天得到凝胶；
步骤3，将步骤2所得凝胶在60℃-100℃下热处理1小时-5小时，在25℃-50℃下静置24小时-48小时，得干凝胶；
步骤4，将步骤3所得干凝胶粉碎，所得粉末在900℃-1200℃下通氮气热处理2小时-6小时，即得到氮掺杂碳气凝胶；
步骤5，依次将质量分数为37％的盐酸、五水合硫代硫酸钠、分散剂及步骤4所得碳气凝胶添加到蒸馏水中，搅拌24小时-48小时；
步骤5中，每100ml的蒸馏水中含有1.98g-11.83g的质量分数为37％的盐酸、2.41g-14.47g的五水合硫代硫酸钠、0.2g-0.6g的碳气凝胶，1ml-5ml的分散剂；
步骤5中所述分散剂为聚乙二醇-200、聚乙二醇-400、聚乙二醇-600、聚乙二醇-800或聚乙二醇-1000中的一种；
步骤6，将步骤5所得悬浊液以100hz功率，25℃温度超声20分钟；
步骤7，将步骤6所得溶液抽滤3次-6次，得黑色粉末；
步骤8，将步骤7所得黑色粉末在155℃下热处理24小时，所得材料即为掺氮碳气凝胶吸附的锂硫电池正极材料。
其中所用原料的纯度为：间苯二酚，分析纯；糠醛，分析纯；甲醇，分析纯；乙醇，分析纯；异丙醇，分析纯；乌洛托品，分析纯；盐酸，分析纯；五水合硫代硫酸钠，分析纯；聚乙二醇-200，分析纯；聚乙二醇-400，分析纯；聚乙二醇-600，分析纯；聚乙二醇-800，分析纯；聚乙二醇-1000，分析纯。
实施例1
步骤1，依次将间苯二酚、糠醛及乌洛托品添加到甲醇中混合，搅拌1小时，其中每100ml的甲醇中含有9g的间苯二酚、14ml的糠醛及0.25g的乌洛托品；
步骤2，将步骤1所得溶液在80℃下密封热处理7天；
步骤3，将步骤2所得凝胶在60℃下热处理5小时，在25℃下静置48小时；
步骤4，将步骤3所得干凝胶粉碎，所得粉末在900℃下通氮气热处理6小时；
步骤5，依次将质量分数为37％的盐酸、五水合硫代硫酸钠、聚乙二醇-200及步骤4所得碳气凝胶添加到蒸馏水中，搅拌24小时，其中每100ml的蒸馏水中含有1.98g的质量分数为37％的盐酸、2.41g的五水合硫代硫酸钠、0.2g的碳气凝胶，1ml的聚乙二醇-200；
步骤6，将步骤5所得悬浊液以100hz功率，25℃温度超声20分钟；
步骤7，将步骤6所得溶液抽滤3次；
步骤8，将步骤7所得黑色粉末在155℃下热处理24小时。
实施例2
步骤1，依次将间苯二酚、糠醛及乌洛托品添加到乙醇中混合，搅拌3小时，其中每100ml的乙醇中含有15g的间苯二酚、24ml的糠醛及1.5g的乌洛托品；
步骤2，将步骤1所得溶液在120℃下密封热处理3天；
步骤3，将步骤2所得凝胶在100℃下热处理1小时，在50℃下静置24小时；
步骤4，将步骤3所得干凝胶粉碎，所得粉末在1200℃下通氮气热处理小时；
步骤5，依次将质量分数为37％的盐酸、五水合硫代硫酸钠、聚乙二醇-400及步骤4所得碳气凝胶添加到蒸馏水中，搅拌48小时，其中每100ml的蒸馏水中含有11.83g的质量分数为37％的盐酸、14.47g的五水合硫代硫酸钠、0.2g的碳气凝胶，5ml的聚乙二醇-400；
步骤6，将步骤5所得悬浊液以100hz功率，25℃温度超声20分钟；
步骤7，将步骤6所得溶液抽滤6次；
步骤8，将步骤7所得黑色粉末在155℃下热处理24小时。
实施例3
步骤1，依次将间苯二酚、糠醛及乌洛托品添加到异丙醇中混合，搅拌1.5小时，其中每100ml的异丙醇中含有9g的间苯二酚、14ml的糠醛及0.7g的乌洛托品；
步骤2，将步骤1所得溶液在10℃下密封热处理5天；
步骤3，将步骤2所得凝胶在80℃下热处理3小时，在40℃下静置36小时；
步骤4，将步骤3所得干凝胶粉碎，所得粉末在1000℃下通氮气热处理4小时；
步骤5，依次将质量分数为37％的盐酸、五水合硫代硫酸钠、聚乙二醇-600及步骤4所得碳气凝胶添加到蒸馏水中，搅拌48小时，其中每100ml的蒸馏水中含有11.83g的质量分数为37％的盐酸、14.47g的五水合硫代硫酸钠、0.6g的碳气凝胶，3ml的聚乙二醇-600；
步骤6，将步骤5所得悬浊液以100hz功率，25℃温度超声20分钟；
步骤7，将步骤6所得溶液抽滤5次；
步骤8，将步骤7所得黑色粉末在155℃下热处理24小时。
实施例4
步骤1，依次将间苯二酚、糠醛及乌洛托品添加到甲醇中混合，搅拌2小时，其中每100ml的甲醇中含有15g的间苯二酚、18ml的糠醛及0.95g的乌洛托品；
步骤2，将步骤1所得溶液在120℃下密封热处理3天；
步骤3，将步骤2所得凝胶在80℃下热处理4小时，在25℃下静置24小时；
步骤4，将步骤3所得干凝胶粉碎，所得粉末在1100℃下通氮气热处理4小时；
步骤5，依次将质量分数为37％的盐酸、五水合硫代硫酸钠、聚乙二醇-800及步骤4所得碳气凝胶添加到蒸馏水中，搅拌36小时，其中每100ml的蒸馏水中含有1.98g的质量分数为37％的盐酸、2.41g的五水合硫代硫酸钠、0.6g的碳气凝胶，2ml的聚乙二醇-800；
步骤6，将步骤5所得悬浊液以100hz功率，25℃温度超声20分钟；
步骤7，将步骤6所得溶液抽滤4次；
步骤8，将步骤7所得黑色粉末在155℃下热处理24小时。
实施例5
步骤1，依次将间苯二酚、糠醛及乌洛托品添加到乙醇中混合，搅拌2.5小时，其中每100ml的乙醇中含有12g的间苯二酚、20ml的糠醛及1g的乌洛托品；
步骤2，将步骤1所得溶液在1100℃下密封热处理6天；
步骤3，将步骤2所得凝胶在90℃下热处理4小时，在25℃下静置24小时；
步骤4，将步骤3所得干凝胶粉碎，所得粉末在1200℃下通氮气热处理2小时；
步骤5，依次将质量分数为37％的盐酸、五水合硫代硫酸钠、聚乙二醇-1000及步骤4所得碳气凝胶添加到蒸馏水中，搅拌48小时，其中每100ml的蒸馏水中含有10g的质量分数为37％的盐酸、12g的五水合硫代硫酸钠、0.4g的碳气凝胶，3.5ml的聚乙二醇-1000；
步骤6，将步骤5所得悬浊液以100hz功率，25℃温度超声20分钟；
步骤7，将步骤6所得溶液抽滤4次；
步骤8，将步骤7所得黑色粉末在155℃下热处理24小时。
实施例6
步骤1，依次将间苯二酚、糠醛及乌洛托品添加到异丙醇中混合，搅拌1小时，其中每100ml的异丙醇中含有13g的间苯二酚、22ml的糠醛及0.8g的乌洛托品；
步骤2，将步骤1所得溶液在105℃下密封热处理3.5天；
步骤3，将步骤2所得凝胶在90℃下热处理3.5小时，在25℃下静置24小时；
步骤4，将步骤3所得干凝胶粉碎，所得粉末在1000℃下通氮气热处理4.5小时；
步骤5，依次将质量分数为37％的盐酸、五水合硫代硫酸钠、聚乙二醇-1000及步骤4所得碳气凝胶添加到蒸馏水中，搅拌30小时，其中每100ml的蒸馏水中含有4.65g的质量分数为37％的盐酸、10g的五水合硫代硫酸钠、0.5g的碳气凝胶，2ml的聚乙二醇-1000；
步骤6，将步骤5所得悬浊液以100hz功率，25℃温度超声20分钟；
步骤7，将步骤6所得溶液抽滤4次；
步骤8，将步骤7所得黑色粉末在155℃下热处理24小时。
实施例7
步骤1，依次将间苯二酚、糠醛及乌洛托品添加到甲醇中混合，搅拌3小时，其中每100ml的甲醇中含有14g的间苯二酚、19ml的糠醛及1.25g的乌洛托品；
步骤2，将步骤1所得溶液在85℃下密封热处理6.5天；
步骤3，将步骤2所得凝胶在100℃下热处理5小时，在60℃下处理5小时，在25℃下静置24小时；
步骤4，将步骤3所得干凝胶粉碎，所得粉末在900℃下通氮气热处理3小时；
步骤5，依次将质量分数为37％的盐酸、五水合硫代硫酸钠、聚乙二醇-400及步骤4所得碳气凝胶添加到蒸馏水中，搅拌29小时，其中每100ml的蒸馏水中含有3.96g的质量分数为37％的盐酸、4.47g的五水合硫代硫酸钠、0.35g的碳气凝胶，2ml的聚乙二醇-400；
步骤6，将步骤5所得悬浊液以100hz功率，25℃温度超声20分钟；
步骤7，将步骤6所得溶液抽滤4次；
步骤8，将步骤7所得黑色粉末在155℃下热处理24小时。
实施例8
步骤1，依次将间苯二酚、糠醛及乌洛托品添加到乙醇中混合，搅拌1.8小时，其中每100ml的乙醇中含有9g的间苯二酚、14ml的糠醛及0.25g的乌洛托品；
步骤2，将步骤1所得溶液在97℃下密封热处理7天；
步骤3，将步骤2所得凝胶在63℃下处理5小时，在28℃下静置27小时；
步骤4，将步骤3所得干凝胶粉碎，所得粉末在930℃下通氮气热处理6小时；
步骤5，依次将质量分数为37％的盐酸、五水合硫代硫酸钠、聚乙二醇-1000及步骤4所得碳气凝胶添加到蒸馏水中，搅拌48小时，其中每100ml的蒸馏水中含有10g的质量分数为37％的盐酸、12g的五水合硫代硫酸钠、0.4g的碳气凝胶，3.5ml的聚乙二醇-1000；
步骤6，将步骤5所得悬浊液以100hz功率，25℃温度超声20分钟；
步骤7，将步骤6所得溶液抽滤3次；
步骤8，将步骤7所得黑色粉末在155℃下热处理24小时。
实施例9
步骤1，依次将间苯二酚、糠醛及乌洛托品添加到异丙醇中混合，搅拌2.4小时，其中每100ml的异丙醇中含有14g的间苯二酚、24ml的糠醛及1.45g的乌洛托品；
步骤2，将步骤1所得溶液在94℃下密封热处理7天；
步骤3，将步骤2所得凝胶在92℃下热处理2.5小时，在25℃下静置24小时；
步骤4，将步骤3所得干凝胶粉碎，所得粉末在1100℃下通氮气热处理4小时；
步骤5，依次将质量分数为37％的盐酸、五水合硫代硫酸钠、聚乙二醇-600及步骤4所得碳气凝胶添加到蒸馏水中，搅拌27小时，其中每100ml的蒸馏水中含有7.63g的质量分数为37％的盐酸、11.45g的五水合硫代硫酸钠、0.52g的碳气凝胶，3.9ml的聚乙二醇-600；
步骤6，将步骤5所得悬浊液以100hz功率，25℃温度超声20分钟；
步骤7，将步骤6所得溶液抽滤3次；
步骤8，将步骤7所得黑色粉末在155℃下热处理24小时。
实施例10
步骤1，依次将间苯二酚、糠醛及乌洛托品添加到异丙醇中混合，搅拌3小时，其中每100ml的异丙醇中含有15g的间苯二酚、24ml的糠醛及1.09g的乌洛托品；
步骤2，将步骤1所得溶液在70℃下密封热处理6天；
步骤3，将步骤2所得凝胶在70℃下热处理4小时，在25℃下静置48小时；
步骤4，将步骤3所得干凝胶粉碎，所得粉末在1000℃下通氮气热处理5小时；
步骤5，依次将质量分数为37％的盐酸、五水合硫代硫酸钠、聚乙二醇-800及步骤4所得碳气凝胶添加到蒸馏水中，搅拌48小时，其中每100ml的蒸馏水中含有6.93g的质量分数为37％的盐酸、10.72g的五水合硫代硫酸钠、0.36g的碳气凝胶，1ml的聚乙二醇-800；
步骤6，将步骤5所得悬浊液以100hz功率，25℃温度超声20分钟；
步骤7，将步骤6所得溶液抽滤4次；
步骤8，将步骤7所得黑色粉末在155℃下热处理24小时。
实施例11
步骤1，依次将间苯二酚、糠醛及乌洛托品添加到乙醇中混合，搅拌1.7小时，其中每100ml的乙醇中含有9g的间苯二酚、14ml的糠醛及0.33g的乌洛托品；
步骤2，将步骤1所得溶液在95℃下密封热处理5天；
步骤3，将步骤2所得凝胶在88℃下处理4时，在47℃下静置24小时；
步骤4，将步骤3所得干凝胶粉碎，所得粉末在900℃下通氮气热处理6小时；
步骤5，依次将质量分数为37％的盐酸、五水合硫代硫酸钠、聚乙二醇-200及步骤4所得碳气凝胶添加到蒸馏水中，搅拌40小时，其中每100ml的蒸馏水中含有4.62g的质量分数为37％的盐酸、9.83g的五水合硫代硫酸钠、0.4g的碳气凝胶，4.4ml的聚乙二醇-200；
步骤6，将步骤5所得悬浊液以100hz功率，25℃温度超声20分钟；
步骤7，将步骤6所得溶液抽滤6次；
步骤8，将步骤7所得黑色粉末在155℃下热处理24小时。
实施例12
步骤1，依次将间苯二酚、糠醛及乌洛托品添加到甲醇中混合，搅拌1小时，其中每100ml的甲醇中含有13g的间苯二酚、17ml的糠醛及0.75g的乌洛托品；
步骤2，将步骤1所得溶液在110℃下密封热处理4天；
步骤3，将步骤2所得凝胶在100℃下热处理3小时，在25℃下静置24小时；
步骤4，将步骤3所得干凝胶粉碎，所得粉末在900℃下通氮气热处理6小时；
步骤5，依次将质量分数为37％的盐酸、五水合硫代硫酸钠、聚乙二醇-200及步骤4所得碳气凝胶添加到蒸馏水中，搅拌48小时，其中每100ml的蒸馏水中含有5g的质量分数为37％的盐酸、11g的五水合硫代硫酸钠、0.35g的碳气凝胶，2ml的聚乙二醇-200；
步骤6，将步骤5所得悬浊液以100hz功率，25℃温度超声20分钟；
步骤7，将步骤6所得溶液抽滤3次；
步骤8，将步骤7所得黑色粉末在155℃下热处理24小时。
硫粉与上述各实施例均采用扣式电池测试样品的电化学性能与高电压循环稳定性，部分样品结果见下表：
测试结果如下：选取硫粉、实施例1、2、6、10
从上表可见，采用本发明提供的锂硫电池正极材料在放电比容量得到明显提升的条件下，循环稳定性也得到了显著的提高，说明这种锂硫电池正极材料是有效果的。
本发明的一种锂硫电池正极材料的制备方法有如下优点：与常规锂硫电池正极材料相比，该材料在放电容量增加的同时，仍然具有良好的循环稳定性，并且合成方法简单，性价比高，重现性好，适于商品化生产。