利用硫化促进剂以提高硫碳复合物含硫量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明具体涉及一种可W应用于裡硫电池的硫碳复合物的制备方法，属于电化学 电源领域。
【背景技术】
[0002] 随着传统资源和能源日益紧缺、环境问题日趋严重，开发新的能源储存及转换技 术已经成为各国的能源战略重点。其中，裡硫电池是极具发展潜力和应用前景的高能量密 度二次电池。它W硫做为主要正极活性物质，具有高比容量（1675 mAh/g)和高能量密度 (2600 Wh/kg)，同时硫具有廉价而无毒的优点，因此裡硫电池正日益受到关注。
[0003] 裡硫电池面临活性物质硫的绝缘性W及反应中间产物多硫离子流失等难题，送将 导致活性物质硫难W获得足够的电化学反应活性从而无法被完全利用，W及流失的多硫离 子产物易与裡负极发生一系列不利的副反应，送些问题导致裡硫电池目前还无法大规模产 业化。一个具有实用工业化前景的技术手段是通过将硫与碳源前驱体进行高温硫化反应， W实现将硫元素 W化学键形式存在于碳的骨架，送可W同时解决硫的绝缘性W及反应中间 产物流失的难题。W此类硫碳复合物作为正极的裡硫电池，具有稳定的循环性能，极低的电 池自放电，较高的安全性等优点，因此被认为是一类理想的裡硫电池正极材料，但目前此类 碳硫复合物的含硫量普遍偏低，造成由其组成的裡硫电池的容量偏低，阻碍了它的进一步 发展。
[0004] 目前制备此类硫碳复合物的普遍方法是选择不同的碳源，与硫源混合后进行高温 硫化。通过控制反应物的比例，高温反应的温度，W及反应时间W尽可能提高材料的含硫 量。但送种通过简单的改变反应条件的途径，很难高效的提高硫碳复合物的含硫量。因此 寻找开发可显著提高其含硫量的制备方法对于发展高性能的裡硫电池具有重要的意义。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的在于提供一种利用硫化促进剂W提高硫碳复合物含硫量的方 法，W克服现有技术中硫碳复合物含硫量低等缺陷，使之可W作为裡硫电池正极材料等应 用。
[0006] 为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案如下： 一种利用硫化促进剂W提高硫碳复合物含硫量的方法，包括： 将碳源、硫源与硫化促进剂混合、球磨，获得均匀混合物； 将所述均匀混合物置入密闭容器中，并通入保护性气体，在100-70(TC的硫化温度下充 分反应，获得硫碳复合物。
[0007] 较为优选的，所述均匀混合物中，硫化促进剂的质量与碳源和硫源总质量的比值 为 0.05%-50% ;1。
[0008] 本发明的原理在于，通过在硫源与碳源前驱体(简称"碳源"）反应的过程中加入硫 化促进剂，并使之受热分解产生具有高反应活性的物质(一般为一端带有自由基基团的小 分子)，送类物质可继续与硫源反应，产生可与碳源前驱体反应的硫化分子，送类硫化分子 比普通的硫源具有更强的硫化能力，故可W显著促进硫化反应的进行，即，硫化促进剂的使 用可W提高硫源的活性，从而加速硫源与碳源的硫化反应。
[0009] 与现有技术相比，本发明的优点包括： ① 相比于没有添加硫化促进剂的硫碳复合物，采用本发明方法制备的硫碳复合物的硫 含量有大帖度提局，硫含量可W提局5wt%-30 wt% ; ② W本发明方法得到的硫碳复合物为正极，所制得裡硫电池具有较高的放电容量W及 优秀的循环稳定性能。
[0010] ⑨本发明方法引入的硫化促进剂不仅可W提高产物的含硫量，并且可W降低硫化 反应的温度，有利于控制生产成本。
[0011] ④本发明方法不需要复杂的化学反应设计，设备简单操作易掌握，适合大规模工 业化应用。
【附图说明】
[0012] 图1是实施例1和对照例1中添加或不添加硫化促进剂的反应物的示差扫描量热 曲线（DSC)图谱； 图2a-图化是实施例1中所获硫碳复合物的电镜扫描图片； 图3为实施例1中所得的硫碳复合物用W制备裡硫电池正极，并W之组装为扣式电池 (CR2025)的循环性能测试图谱。
【具体实施方式】
[0013] 鉴于现有技术的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得W提出本发明的技 术方案，其主要是一种利用硫化促进剂W提高硫碳复合物含硫量的方法。
[0014] 进一步的讲，本发明的技术方案包含如下步骤： (1) 反应物的混合；将碳源前驱体(亦称"碳源")、硫源与硫化促进剂混合，并置入球磨 罐等设备内W-定转速进行球磨，得到混合均匀的混合物； (2) 在高温下进行硫化反应；将步骤（1)所获混合物置入密闭容器中，再将密闭容器 置于真空管式炉等设备中，W及在密闭容器中通入惰性气体，高温下反应一段时间，获得具 有较高硫含量的硫碳复合物。
[0015] 其中，碳源前驱体可是W碳-碳化学键为分子结构骨架的有机物，也可W包含有 其他杂元素(例如氮、磯、氨、氧、娃或其他元素)。优选的，碳源前驱体可选用藏糖、葡糖糖、 渐青、聚氯己帰、聚丙帰腊或其他有机分子W及高分子聚合物，且不限于此。
[0016] 其中，硫源可选自单质硫、硫化裡、二硫化碳或者其他含硫化合物，且不限于此。
[0017] 其中，硫化促进剂包括有机硫化促进剂和无机硫化促进剂两类。
[0018] 有机硫化促进剂主要是含氮和含硫的有机化合物，例如可选自醒胺类巧日硫化促 进剂H)，脈类(如硫化促进剂D)，秋兰姆类(如硫化促进剂TMTD)，喔哇类幼日硫化促进剂M)， 二硫代氨基甲酸盐类巧日硫化促进剂ZDMC)，黄原酸盐类巧日硫化促进剂ZBX)，硫脈类巧口硫 化促进剂NA-22)、次礙醜胺巧日硫化促进剂CZ)或者其他具有催化硫化反应能力的有机化 合物，且不限于此。
[0019] 无机硫化促进剂主要可选自氧化锋、氧化镇、氧化铅、氧化娃或者其他含氧无机 物，且不限于此。
[0020] 其中，有机硫化促进剂和无机硫化促进剂既可W同时使用，也可W单独使用。较为 优选的，在步骤（1)所述的混合物中，硫化促进剂的质量与碳源和硫源总质量的比值为0. 05 %_50 % : 1。
[0021] 其中，保护性气体可选自氮气或氮气、氮气等惰性气体。
[0022] 优选的，步骤（2)中反应温度巧P硫化温度）可W为100-70(TC。
[0023] 本发明中，通过在反应体系中添加硫化促进剂，可W有效提高硫碳复合物含硫量， 并降低硫化温度。
[0024] W下结合若干实施例对本发明的技术方