CN102399338A - 硫化聚丙烯腈及应用其的锂离子电池正极材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种硫化聚丙烯腈，该硫化聚丙烯腈包括一结构单元，其中，该结构单元的分子通式为该结构单元的结构通式为

本发明也提供一种应用上述硫化聚丙烯腈或经过嵌锂的硫化聚丙烯腈的的锂离子电池正极材料。

Description

硫化聚丙烯腈及应用其的锂离子电池正极材料

技术领域

本发明涉及一种硫化聚丙烯腈及应用其的锂离子电池正极材料。

背景技术

聚丙烯腈(PAN)是由交替碳原子上带有氰基的饱和碳骨架构成的高聚物，其自身并无导电性，但研究发现若将聚丙烯腈粉末与硫混合并加热可使聚丙烯腈发生硫化，并制备出具有化学活性的可导电的硫化聚丙烯腈，请参阅“硫化聚丙烯腈锂离子电池的制备”，任建国等，BATTERY BIMONTHLY，Vol.38，No.2，P73～74(2008)。该文献揭示：以聚丙烯腈为前驱体，用单质硫在300℃下进行彻底硫化，便可获得一种硫化聚丙烯腈，该硫化聚丙烯腈可作为锂离子电池的正极材料。在上述聚丙烯腈与硫反应的过程中，聚丙烯腈可能发生了环化反应，从而使形成的硫化聚丙烯腈为一种具有长程π键共轭体系的共轭聚合物，该共轭聚合物作为锂离子电池正极材料具有较高的比容量。

然而，由于上述制备硫化聚丙烯腈的方法是通过直接将聚丙烯腈与硫所形成的混合物加热形成的，容易使所形成的硫化聚丙烯腈的环化程度不高，即所形成的共轭π键较少，从而使硫化聚丙烯腈的电导率较低。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种具有较高环化程度的硫化聚丙烯腈及应用其的锂离子电池正极材料。

一种硫化聚丙烯腈，该硫化聚丙烯腈包括一结构单元，该结构单元的分子通式为

该结构单元的结构通式为

一种锂离子电池正极材料，其包括一结构单元，该结构单元的分子通式为

该结构单元的结构通式为

一种锂离子电池正极材料，其包括一嵌锂的硫化聚丙烯腈，其特征在于，该嵌锂的硫化聚丙烯腈中包括一结构单元，该结构单元的分子通式为

该结构单元的结构通式为

一种锂离子电池正极材料，其包括一嵌锂的硫化聚丙烯腈，其特征在于，该嵌锂的硫化聚丙烯腈中包括一结构单元，该结构单元的分子通式为

该结构单元的结构通式为

与现有技术相比较，本发明合成出了一种新的硫化聚丙烯腈，该硫化聚丙烯腈具有较高的环化程度，并具有较好的电导率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于制备硫化聚丙烯腈的一共轭聚合物的制备方法流程图。

图2，图4，图6，图8及图10分别为本发明第一实施例至第五实施例所获得的共轭聚合物的红外光谱测定曲线图。

图3，图5，图7，图9及图11分别为本发明第一实施例至第五实施例所获得的共轭聚合物的紫外-可见光吸收光谱分析曲线图。

图12为本发明第六实施例中单质硫和共轭聚合物分别按照1∶4与1∶6的比例均匀混合并加热形成的硫化聚丙烯腈以及共轭聚合物的红外光谱测定曲线。

图13为本发明第六实施例中单质硫和共轭聚合物按照1∶4的比例均匀混合并加热形成的硫化聚丙烯腈中的硫元素的X射线能谱分析曲线图。

图14为本发明第六实施例中单质硫和共轭聚合物按照1∶4的比例均匀混合并加热形成的硫化聚丙烯腈中的氮元素的X射线能谱分析曲线图。

图15为本发明第六实施例所制备获得的硫化聚丙烯腈作为锂离子电池正极材料在0.2C倍率下的充放电曲线图。

图16为本发明第六实施例所制备获得的硫化聚丙烯腈作为锂离子电池正极材料在1伏至3.7伏电压范围内的充放电循环测试曲线图。

图17为本发明第六实施例所制备获得的硫化聚丙烯腈作为锂离子电池正极材料在1伏至3.6伏电压范围内的充放电循环测试曲线图。

图18为本发明第六实施例所制备获得的硫化聚丙烯腈作为锂离子电池正极材料在不同温度下的放电曲线图。

图19为本发明第六实施例所制备获得的硫化聚丙烯腈作为锂离子电池正极材料在不同电流密度下的放电曲线图。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本发明实施例的硫化聚丙烯腈及其制备方法，应用该硫化聚丙烯腈的锂离子电池正极材料，及用于制备该硫化聚丙烯腈的一共轭聚合物的制备方法。

以下将首先描述用于制备该硫化聚丙烯腈的共轭聚合物的制备方法。

请参阅图1，本发明提供一种共轭聚合物的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，提供一聚丙烯腈、一第一溶剂及一催化剂，将该聚丙烯腈溶于所述第一溶剂中形成一聚丙烯腈溶液，并将该催化剂均匀分散于该聚丙烯腈溶液中；以及

步骤二，加热上述分散有催化剂的聚丙烯腈溶液，以形成一溶解有共轭聚合物的第一共轭聚合物溶液。

以下将对上述各步骤进行详细描述。

在步骤一中，所述第一溶剂的种类不限，仅需使所述聚丙烯腈完全溶解于所述溶剂中即可。该第一溶剂优选为极性有机溶剂，所述极性有机溶剂可为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、丙二腈、环丁砜或硝酸亚乙基酯等。所述聚丙烯腈的分子量不限，优选为1000～100000。所述聚丙烯腈溶液的质量百分比浓度不限，优选为0.1％～10％。

所述催化剂可为金属粉、金属氧化物粉、金属盐及单质硫粉中的一种或多种。所述金属粉、金属氧化物粉及金属盐中的金属元素可以选自过渡元素、第IVA族及VA族金属元素中的一种或多种。所述催化剂可溶或不溶于上述聚丙烯腈溶液中，其中所述金属粉可为银粉、铜粉、锡粉、铁粉、钴粉或镍粉等，金属氧化物粉为二氧化钛粉、氧化铜粉或氧化铁粉等，所述金属盐可为钴盐、锡盐、铜盐、镍盐或锌盐等，如硝酸钴(Co(NO₃)₂)、氯化锌(ZnCl₂)或氯化锑(SbCl₃)等。若所述催化剂不能溶于上述聚丙烯腈溶液中，则该催化剂的粒径越小，越容易均匀分散于所述聚丙烯腈溶液中，从而使步骤二中聚丙烯腈的环化速度越快，即形成共轭聚合物的速度越快。该催化剂的粒径可为50纳米至500微米，优选为100纳米至100微米。另外，该催化剂的加入量越多，聚丙烯腈的环化速度也越快，该催化剂与所述聚丙烯腈的质量比可为1∶0.2～1∶6。

在步骤二中，所述加热方式可为水浴加热或者油浴加热。该加热温度可为80℃～300℃，该加热温度可确保使聚丙烯腈发生环化反应或者发生环化反应所需时间较短，同时，不会形成不溶性共轭聚合物从所述溶液中析出。该加热时间只要使所述聚丙烯腈充分形成可溶性的共轭聚合物即可，具体可通过观察所述分散有催化剂的聚丙烯腈溶液的颜色变化以判断是否已形成可溶性的共轭聚合物，当溶液的颜色变黑时，代表已形成了共轭聚合物，且溶液的颜色越深，共轭聚合物的环化程度越高，该加热时间可为5分钟～20天。

在该加热过程中，为使所述催化剂和所述聚丙烯腈在所述溶剂中充分混合，从而加快形成共轭聚合物，可进一步搅拌上述分散有催化剂的聚丙烯腈溶液。所述搅拌的方式不限，可为磁力搅拌、超声分散或机械搅拌等。采用机械搅拌时，该搅拌的速度不限，优选为100转/每分钟至1000转/每分钟。

通过上述步骤一和步骤二形成的第一共轭聚合物溶液由上述聚丙烯腈通过环化反应形成的共轭聚合物、催化剂及第一溶剂组成，其中，共轭聚合物溶解于第一溶剂中，催化剂根据不同的选择可溶解于第一溶剂中或以颗粒形式存在。

可进一步包括去除所述第一共轭聚合物溶液中的催化剂与第一溶剂的步骤：

步骤三：去除所述第一共轭聚合物溶液中的催化剂。

步骤四：去除所述第一共轭聚合物溶液中的第一溶剂。

其中在步骤三中，当所述催化剂不溶于上述第一溶剂中时，可采用一网孔直径小于催化剂的颗粒直径的滤网将溶液中的催化剂过滤出，当所述催化剂溶于上述第一溶剂中时，可通过步骤四抽滤出。

在步骤四中，采用一溶剂过滤器同时将所述第一共轭聚合物溶液中的第一溶剂和溶解于其中的催化剂抽滤出，从而仅剩呈黑色粉末状的纯净的共轭聚合物；或者直接在一较低温度下如低于80℃的温度下继续缓慢加热所述第一共轭聚合物溶液，使其中的第一溶剂逐渐挥发，仅剩所述固态的共轭聚合物及催化剂，此时，为将该催化剂与所述共轭聚合物分离，可根据二者的比重不同，采用共振筛或离心机将二者分离，或者根据二者的电磁特性不同，采用电磁分离器将二者分离。

第一实施例

S11，提供一质量百分比浓度为5％的聚丙烯腈溶液，和一粒径为100微米的银粉作为催化剂，将该银粉按照与聚丙烯腈的质量比为1∶2.5的比例均匀分散于所述聚丙烯腈溶液中；S12，在150℃的温度下油浴加热并以500转/分钟的搅拌速度搅拌所述分散有银粉的聚丙烯腈溶液。

其中，在步骤S11中，所述聚丙烯腈溶液中的第一溶剂为二甲基甲酰胺。在步骤S12中，当加热时间达到12小时，所述溶液已变成黑色，表明所述聚丙烯腈已发生环化反应并形成共轭聚合物，之后停止加热，过滤出所述催化剂银粉，并通过一溶剂过滤器将该溶液中的聚丙烯腈滤出。

请参阅图2，图2为本实施例所获得的共轭聚合物的红外光谱测定曲线。从该曲线可以看出，特征吸收峰分别为2242cm^-1(对应C≡N)，2938cm^-1(对应CH₂)，1387cm^-1(对应CH)，和1670cm^-1(对应C＝N或C＝C)等，由于在1670cm^-1处出现了C＝N或C＝C键的特征吸收峰，证明经过上述方法的处理，所述聚丙烯腈发生了环化反应。

另外，非共轭的不饱和聚合物仅对波长很短的紫外光具有吸收作用，而当聚合物中的双键以共轭形式存在时，对波长较长的紫外光甚至可见光仍具有较强的吸收作用，且随着共轭度的增加，对波长较长的波的吸收越强烈。根据该原理，本实施例进一步对所获得的共轭聚合物进行紫外-可见光吸收光谱分析。请参阅图3，可以看出该共轭聚合物对波长为300纳米～400纳米范围内的紫外光具有较强的吸收作用，对波长为400纳米～600纳米范围的紫外光波长也具有一定的吸收作用，但吸收减弱，而对波长为600纳米左右的可见光仍有少量的吸收。据此可知，该共轭聚合物中存在有共轭双键。

综合上述图2和图3的分析可进一步证明通过本实施例的制备方法获得了可溶的共轭聚合物。

第二实施例

S21，提供一质量百分比浓度为3％的聚丙烯腈溶液，和一粒径为100纳米的硫粉作为催化剂，将该硫粉按照与聚丙烯腈的质量比为1∶0.5的比例均匀分散于所述聚丙烯腈溶液中；S22，在150℃的温度下油浴加热并以500转/分钟的搅拌速度搅拌所述分散有硫粉的聚丙烯腈溶液。

其中，在步骤S21中，所述聚丙烯腈溶液中的第一溶剂为二甲基亚砜。在步骤S22中，当加热时间达到24小时，所述溶液已变成黑色，表明所述聚丙烯腈已反应形成共轭聚合物，之后停止加热，过滤出所述硫粉，并通过一溶剂过滤器将该溶液中的聚丙烯腈滤出。

请参阅图4为本实施例所获得的共轭聚合物的红外光谱测定曲线。从该曲线可以看出，在1668cm^-1(对应C＝N或C＝C)附近出现一组特征吸收峰，即证实了该共轭聚合物中有C＝N或C＝C键的出现，证明经过上述方法的处理，所述聚丙烯腈发生了环化反应。

请参阅图5，同样可以看出该共轭聚合物对400纳米～600纳米波长范围的紫外光及波长为600纳米左右的可见光仍有少量的吸收。据此可知，该共轭聚合物中存在有共轭双键。

综合上述图4和图5的分析可进一步证明通过本实施例的制备方法获得了可溶的共轭聚合物。

第三实施例

S31，提供一质量百分比浓度为1％的聚丙烯腈溶液，和氯化锌(ZnCl₂)作为催化剂，将该氯化锌按照与聚丙烯腈的质量比为2.44∶1的比例均匀分散于所述聚丙烯腈溶液中；S32，在150℃的温度下油浴加热并以500转/分钟的搅拌速度搅拌所述分散有氯化锌的聚丙烯腈溶液。

其中，在步骤S31中，所述聚丙烯腈溶液中的第一溶剂为二甲基甲酰胺。在步骤S32中，当加热时间达到24小时，所述溶液已变成黑色，表明所述聚丙烯腈已反应形成共轭聚合物，之后停止加热，并通过一溶剂过滤器将该溶液中的共轭聚合物滤出。

请参阅图6为本实施例所获得的共轭聚合物的红外光谱测定曲线。从该曲线可以看出，在1655cm^-1(对应C＝N或C＝C)附近出现一组特征吸收峰，即证实了该共轭聚合物中有C＝N或C＝C键的出现，证明经过上述方法的处理，所述聚丙烯腈发生了环化反应。

请参阅图7，可以看出该共轭聚合物对400纳米～600纳米波长范围的紫外光和600纳米～800纳米波长范围的可见光均具有一定的吸收，且在可见光段具有均一的吸收特性。据此可知，该共轭聚合物中存在有共轭双键，且共轭程度较大。

综合上述图6和图7的分析可进一步证明通过本实施例的制备方法获得了可溶的共轭聚合物。

第四实施例

S41，提供一质量百分比浓度为6％的聚丙烯腈溶液，和硝酸钴(Co(NO₃)₂)作为催化剂，将该硝酸钴按照与聚丙烯腈的质量比为27∶5的比例均匀分散于所述聚丙烯腈溶液中；S42，在150℃的温度下油浴加热并以250转/分钟的搅拌速度搅拌所述分散有硝酸钴的聚丙烯腈溶液。

其中，在步骤S41中，所述聚丙烯腈溶液中的第一溶剂为二甲基甲酰胺。在步骤S42中，当加热时间达到48小时，所述溶液已变成黑色，表明所述聚丙烯腈已反应形成共轭聚合物，之后停止加热，并通过一溶剂过滤器将该溶液中的聚丙烯腈滤出。

请参阅图8为本实施例所获得的共轭聚合物的红外光谱测定曲线。从该曲线可以看出，C≡N特征吸收峰完全消失，在1661cm^-1(对应C＝N或C＝C)附近出现一组特征吸收峰，即证实了该共轭聚合物中有C＝N或C＝C键的出现，且通过上述方法，整个共轭聚合物已基本完全环化。

请参阅图9，可以看出该共轭聚合物对400纳米～600纳米波长范围的紫外光和600纳米～800纳米波长范围的可见光具有均一的吸收特性，且基本具有75％吸收率，即吸收强度较高。据此可知，该共轭聚合物中存在有共轭双键，且共轭程度很大。

综合上述图8和图9的分析可进一步证明通过本实施例的制备方法获得了共轭程度很大的可溶的共轭聚合物。

第五实施例

S51，提供一质量百分比浓度为4％的聚丙烯腈溶液，和二氧化钛(TiO₂)粉作为催化剂，将该二氧化钛粉按照与聚丙烯腈的质量比为1∶5的比例均匀分散于所述聚丙烯腈溶液中；S52，在150℃的温度下油浴加热并以500转/分钟的搅拌速度搅拌所述分散有二氧化钛的聚丙烯腈溶液。

其中，在步骤S51中，所述聚丙烯腈溶液中的第一溶剂为二甲基甲酰胺。在步骤S52中，当加热时间达到16天，所述溶液已变成黑色，表明所述聚丙烯腈已反应形成共轭聚合物，之后停止加热，过滤出所述二氧化钛，并通过一溶剂过滤器将该溶液中的共轭聚合物滤出。

请参阅图10为本实施例所获得的共轭聚合物的红外光谱测定曲线。从该曲线可以看出，在1589cm^-1(对应C＝N或C＝C)附近出现一组特征吸收峰，即证实了该共轭聚合物中有C＝N或C＝C键的出现，证明经过上述方法的处理，所述聚丙烯腈发生了环化反应。

请参阅图11，可以看出该共轭聚合物对400纳米～600纳米波长范围的紫外光和600纳米～800纳米波长范围的可见光均具有吸收特性。据此可知，该共轭聚合物中存在有共轭双键，且共轭程度较大。

综合上述图10和图11的分析可进一步证明通过本实施例的制备方法获得了可溶的共轭聚合物。

上述各实施例制备的共轭聚合物对紫外光或可见光具有一定的吸收作用。同时，由于该共轭聚合物中存在共轭的碳-碳双键和碳-氮双键，使得该共轭聚合物具有了较好的导电性和离子传导性，因此，也可用于锂离子电池等领域。且由于该共轭聚合物可溶于一定的溶剂中，因此，在实际应用过程中，便于加工成膜，从而可扩大其应用范围。

本发明提供一种硫化聚丙烯腈的制备方法，具体包括以下步骤：

M1，提供一单质硫或硫代硫酸钠，并将该单质硫或硫代硫酸钠与上述共轭聚合物均匀混合以形成一混合物；

M2，加热上述混合物，从而制备获得硫化聚丙烯腈。

在步骤M1中，所述单质硫或硫代硫酸钠与所述共轭聚合物可进行固固混合或固液混合。所谓固液混合可以是直接将所述单质硫或硫代硫酸钠均匀分散于上述通过步骤一和步骤二形成的第一共轭聚合物溶液中，也可以是首先将上述通过步骤三和步骤四分离出的纯的共轭聚合物溶于一第二溶剂中形成一第二共轭聚合物溶液，之后再将所述单质硫或硫代硫酸钠均匀分散于所述第二共轭聚合物溶液中。其中，当直接将所述单质硫或硫代硫酸钠均匀分散于上述通过步骤一和步骤二形成的第一共轭聚合物溶液中时，若所述第一共轭聚合物溶液中分散有不溶的催化剂，可在步骤M1之前首先将催化剂过滤出，若所述催化剂溶于该第一共轭聚合物溶液，则无需分离该催化剂，待步骤M2结束之后，直接将形成的硫化聚丙烯腈通过溶剂过滤器过滤出即可。所述第二溶剂与上述第一溶剂可以相同或不同，具体该第二溶剂可为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或丙二腈、环丁砜或硝酸亚乙基酯等。所述共轭聚合物与单质硫或硫代硫酸钠按照摩尔比为1∶1～1∶6的比例混合。当将所述单质硫或硫代硫酸钠均匀分散于所述共轭聚合物溶液中时，该溶质的质量百分比浓度为5％～50％，所述溶质为单质硫或硫代硫酸钠与共轭聚合物。另外，可进一步搅拌上述分散有单质硫或硫代硫酸钠的聚丙烯腈溶液，该搅拌方式可为机械搅拌、磁力搅拌或超声分散等。当二者为固固混合时，为使二者均匀混合，可进一步球磨所述混合物。

在步骤M2中，当上述二者为固固混合时，所述加热温度为200℃～600℃，加热时间为5分钟～10小时。当上述二者为固液混合时，所述加热温度为60℃～150℃，加热时间为5分钟～10天。所述加热方式可为水浴加热或油浴加热。进一步地，上述加热所述固固混合或固液混合的混合物可在一惰性气氛下，所述惰性气氛可为氮气或氩气氛围。

在该方法中，与硫或硫代硫酸钠直接反应的为一种通过聚丙烯腈形成的已环化的共轭聚合物，之后，通过加热该由硫或硫代硫酸钠与该共轭聚合物形成的混合物，不仅使共轭聚合物发生了硫化反应形成了硫化聚丙烯腈，且在该过程中进一步使该硫化聚丙烯腈发生环化，从而大大提高了该硫化聚丙烯腈的环化程度，并提高了该硫化聚丙烯腈的导电率。

第六实施例

将单质硫与上述共轭聚合物分别按照1∶4与1∶6的比例均匀混合，并球磨半个小时使其均匀混合；之后再在氮气保护气氛下，在300℃的温度下油浴加热该混合物2小时，从而获得了硫化聚丙烯腈。

请参阅图12，图12对本实施例中单质硫和共轭聚合物分别按照1∶4与1∶6的比例均匀混合并加热形成的硫化聚丙烯腈以及共轭聚合物的红外光谱测定曲线，其中，a曲线代表共轭聚合物的红外光谱测定曲线，b曲线代表单质硫和共轭聚合物按照1∶4的比例均匀混合并加热形成的硫化聚丙烯腈的红外光谱测定曲线，c曲线代表单质硫和共轭聚合物按照1∶6的比例均匀混合并加热形成的硫化聚丙烯腈的红外光谱测定曲线。从该曲线可以看出，与共轭聚合物的红外光谱测定曲线相比，该两种硫化聚丙烯腈的红外光谱测定曲线中在2500cm^-1(C≡N)附近的特征吸收峰消失，而在1500cm^-1(C＝N或C＝C)附近仍存在一组特征吸收峰等。表明经过上述制备方法所获得的硫化聚丙烯腈已环化完全。

请参阅图13和图14，为对本实施例中单质硫和共轭聚合物按照1∶4的比例均匀混合并加热形成的硫化聚丙烯腈的硫元素和氮元素的X射线能谱分析曲线图。从该曲线图可以看出，该硫化聚丙烯腈中存在还原态的硫和氧化态的氮，从而表明该硫化聚丙烯腈中的氰基(C≡N)中的氮元素得到电子，而硫单质则失去电子，进而形成了N＝S双键。

可见，通过上述方法可获得一种硫化聚丙烯腈，该硫化聚丙烯腈包括一结构单元，该结构单元的分子通式为

该结构单元的结构通式为

另外，该结构单元可以是该硫化聚丙烯腈的主要结构单元，该硫化聚丙烯腈的分子式中还可以存在其他环化形式的结构单元。

该硫化聚丙烯腈可以作为一锂离子电池正极活性物质材料使用。与该正极活性物质对应的负极活性物质可以是金属锂、天然石墨、有机裂解碳或金属合金。另外，如果负极活性物质是天然石墨、有机裂解碳或金属合金等无锂材料，上述正极或负极在组装成锂离子电池之前需首先进行嵌锂。

在不同电压下，该硫化聚丙烯腈嵌锂过程的反应式为：

以及

上述嵌锂或未嵌锂的硫化聚丙烯腈均可直接用于锂离子电池正极活性材料。在嵌锂后，对应上述两个反应式，该正极活性材料包括一结构单元，该结构单元的分子通式为该结构单元的结构通式为或者该结构单元的分子通式为

该结构单元的结构通式为

本实施例采用所述硫化聚丙烯腈作为正极活性材料，制备锂离子电池并对该锂离子电池的电化学性能进行了测试。具体地，将质量百分含量为85％～98％的上述硫化聚丙烯腈、1％～10％的导电剂及1％～5％的粘结剂混合并涂覆于铝集流体表面形成一正极，负极为金属锂，电解液由浓度为1mol/L的六氟磷酸锂(LiPF₆)溶于体积比为1∶1的碳酸乙烯酯(EC)及碳酸甲基乙基酯(EMC)混合形成的溶剂得到。

请参阅图15，对该锂离子电池在0～3伏的电压范围内，且在0.2C倍率下进行充放电性能测试，测得在0.2C倍率下，其充电比容量为1271毫安时/克，放电比容量为1502毫安时/克。

请参阅图16和图17，图16为将上述锂离子电池先以0.25mA的电流恒流充电至3.7伏，并在3.7伏恒压充电至电流为0，最后恒流放电至1伏，从图16可以看出，此条件下，该电池仅能反复充放电3次。图17为将该锂离子电池先以0.25mA的电流恒流充电至3.6伏，并在3.6伏恒压充电至电流为0，最后恒流放电至1伏，从图17可以看出，此条件下，该电池能反复充放电多次，即具有较好的循环性能。因此，可以确定该锂离子电池充电截止电压应小于等于3.6伏。

请参阅图18，对上述锂离子电池在-30℃，-20℃，-10℃，0℃，10℃，25℃，60℃时进行放电的比容量测试曲线，从图18可以看出，随着温度的降低，该电池的放电比容量降低，其中在-20℃时，放电比容量为632mAh/g，在60℃时，其放电比容量为854mAh/g，因此，该锂离子电池可在-20℃至60℃的温度范围内正常工作。

请参阅图19，对上述锂离子电池在667mAg^-1，333mAg^-1，167mAg^-1及55.6mAg^-1的电流密度下进行放电的比容量测试，从该图可以看出随着电流密度的降低，该锂离子电池的放电比容量降低，当电流密度为55.6mA g^-1时，其放电比容量为792mAh/g，当电流密度为667mAg^-1时，其放电比容量为667mAh/g。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种硫化聚丙烯腈，该硫化聚丙烯腈包括一结构单元，其特征在于，该结构单元的分子通式为该结构单元的结构通式为

2.一种锂离子电池正极材料，其特征在于，包括如权利要求1所述的硫化聚丙烯腈。

3.如权利要求2所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，该硫化聚丙烯腈的充电电压范围为0V～3.6V。

4.如权利要求2所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，该硫化聚丙烯腈的工作温度为-20℃至60℃。

5.一种锂离子电池正极材料，其包括一嵌锂的硫化聚丙烯腈，其特征在于，该嵌锂的硫化聚丙烯腈中包括一结构单元，该结构单元的分子通式为

该结构单元的结构通式为

6.一种锂离子电池正极材料，其包括一嵌锂的硫化聚丙烯腈，其特征在于，该嵌锂的硫化聚丙烯腈中包括一结构单元，该结构单元的分子通式为

该结构单元的结构通式为

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