技术摘要：
本发明公开了一种叠层多孔氮化物微米片/S复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，将金属盐溶解在醇溶液中，使用强酸将混合液的pH值调至酸性，充分搅拌，加入模版，通过水热法得到叠层氧化物微米片；步骤S2，将步骤S1得到的叠层氧化物微米片在管式炉中氮化；步  全部
背景技术：
以电动车和现代电网领域为代表的大规模电能存储系统都要求长寿命、高能量密 度的先进电池系统。锂硫电池因具有高理论比容量(1675mAh  g-1)、高能量密度(2600Wh  Kg -1)、低成本、环境友好等优点，被认为是最具潜力的新一代能源解决方案。但是，由于硫正极 和放电产物(Li2S2/Li2S)的导电性较差、充放电过程中多硫化物的过多溶解和“穿梭效应” 等因素导致循环稳定性和倍率性能差，以及硫利用率低等瓶颈问题，尤其是低的硫负载量， 严重制约了电极的能量密度，影响了锂硫电池的商业化应用。因此，深入开发一种低成本， 具有更高的容量和大倍率状态下更好的循环稳定性的硫正极材料是当前研究的重点。 近年来，碳材料(如CMK-3、CNTs、rGO等)由于其良好的导电性、丰富的孔结构，掺杂 极性官能团后能较好地限制多硫化物的穿梭效应，受到广泛研究。但是由于碳材料的密度 较小，严重阻碍体积能量密度和质量能量密度的提升。此外，由于碳材料高孔容和比表面 积、低堆积密度，增加了电解液在界面的润湿难度，过多的消耗电解液，也会降低电池的质 量能量密度。因此，高密度的非碳电极材料的设计近来受到越来越多的关注。金属氧化物 (MnO2、TiO2、V2O5等)和金属硫化物(TiS2,WS2、CoS2等)因其较强的极性，能与多硫化物产生 更强的化学吸附也收到广泛关注。但其导电性较差，阻碍了电子传输和离子通道，导致低的 硫利用率和差的倍率性能。更重要的是，非碳材料缺少将高导电性、强健的物理吸附和化学 吸附、高催化活性，以及高硫负载量结合在一起的合适的结构。过渡金属氮化物(TiN、VN、 WN、Co4N等)具有优异的导电性和对多硫化物的强化学吸附作用，能有效抑制多硫化物的穿 梭效应，是近年来被广范研究的一类新型限硫材料。然而，目前氮化物硫载体的载硫量偏 低，在3mg  cm-2以下，这是因为这些氮化物的结构为纳米线、纳米纤维、纳米片等，没有足够 的空间来容纳更多的硫。因此，设计可避免过多界面效应、实现高硫负载量和高硫利用率有 效协同的大尺寸高效硫载体是一个巨大的挑战。
技术实现要素：
针对以上问题，本发明的目的是提供一种叠层多孔氮化物微米片/S复合正极材料 的制备方法，以实现对硫活性材料高效组装负载，有效解决高硫负载量和高硫利用率之间 的矛盾，实现锂硫电池优异的循环性能和倍率性能。 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为： 一种叠层多孔氮化物微米片/S复合正极材料的制备方法，包括以下步骤： 步骤S1，将金属盐溶解在醇溶液中，使用强酸将混合液的pH值调至酸性，充分搅 拌，加入模版，通过水热法得到叠层氧化物微米片； 步骤S2，将步骤S1得到的叠层氧化物微米片在管式炉中氮化； 步骤S3，将步骤S2氮化得到的氮化物和硫混合进行固硫，从而制备叠层多孔氮化 3 CN 111591962 A 说　明　书 2/5 页 物微米片/S复合正极材料。 优选的，所述步骤S1中，金属盐为偏钒酸铵、钨酸钠、异丙醇钛中的一种。 优选的，所述步骤S1中，醇溶液为乙醇或乙二醇的水溶液，醇与水的体积比为1:0 ～0:1。 优选的，所述步骤S1中，强酸为盐酸或醋酸，pH值调至1～6。 优选的，所述步骤S1中，模板的材质为过渡金属或过渡金属合金，模板的形态为丝 状或片状，例如：模板为铁钴镍合金丝或铁钴镍合金片。 优选的，所述步骤S1中，水热温度为120～200℃，时间为4～12h。 优选的，所述步骤S2中，氮化所用的气体为NH3或者NH3和Ar混合气，其中，NH3和Ar 混合气中，NH3的体积分数为10％。 优选的，所述步骤S2中，氮化的温度为400～1000℃，时间为0.5～5h。 优选的，所述步骤S3中，固硫时氮化物与硫的质量比为1:1～1:5。 优选的，所述步骤S3中，固硫的温度为155℃～250℃，时间为6h～16h。 有益效果：本发明所制备的叠层多孔氮化物微米片/S复合正极材料集高导电性、 高负载量、优异的限硫能力于一体，综合利用了叠层多孔氮化物/S复合材料在高效固硫和 催化转化两方面的功能，实现了高硫负载量、高堆积密度、高硫利用率和高能量密度含硫电 极的构筑。 与现有技术相比，本发明具有如下显著优点： (1)采用高效便捷的水热-氮化技术构建良好叠层多孔氮化物微米片，合成工艺简 便、快速，显著缩短了电极的开发周期，成本低； (2)在水热过程中，随着时间延长产物不断在合金丝等模板上堆叠沉积自组装，得 到新型叠层氧化物结构，受限于合金丝的空间结构，在模板上不断堆簇生长的产物脱落，得 到叠层氧化物微米片，解决了叠层结构难以制备的问题； (3)制备的叠层多孔氮化物微米片/S复合正极材料在1.0mg  cm-2硫负载量，5C(1C ＝1675mA  g-1)的充放电电流下，循环500圈后，仍能保持353.6mAh  g-1(331.0mAh  cm-3)的比 容量；在7.8mg  cm-2硫负载量，0.1C(1C＝1675mA  g-1)的充放电电流下，稳定循环100圈后， 可逆放电容量仍可达到至560.9mAh  g-1(525.0mAh  cm-3)，具有较优异的电化学性能，可满 足产业化生产需要。 附图说明 图1为VN和VN/S的X射线衍射图谱； 图2为叠层多孔VN的截面和表面扫描电镜照片； 图3为叠层多孔VN/S的截面和表面扫描电镜照片； 图4为叠层多孔VN/S复合材料在1.0mg  cm-2硫负载下，5C的电流倍率下的充放电循 环曲线； 图5为叠层多孔VN/S复合材料在7.8mg  cm-2硫负载下，0.1C电流密度下的充放电循 环曲线。 4 CN 111591962 A 说　明　书 3/5 页