CN113224281A - 一种以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锂硫电池正极材料技术领域，提供了一种以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料及制备方法，采用废弃尿不湿作为原料通过冷冻干燥、碳化、酸洗，得到气泡状三维氮掺杂多孔碳基体，将单质硫与所得材料研磨均匀，再加入二硫化碳继续研磨，然后放入反应釜中，在155℃～160℃的高温环境下，使得硫掺杂入气泡状大孔内，得到锂硫电池的正极材料。该正极材料具有独特的气泡状大孔结构形貌，能够有效地固硫。其含有的大量的碳使其拥有良好离子传输速率提升了电池的循环性能，同时该材料还含有大量的阳离子，起到硫价态转变的催化作用，有效地抑制了锂硫电池的穿梭效应，减少充放电过程中多硫化物由于穿梭效应溶于电解液而造成的损失。

Description

一种以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料及制备方法
技术领域
本发明属于锂硫电池正极材料技术领域，具体涉及一种以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料及制备方法。
背景技术
锂硫电池以硫单质为正极，以金属锂为负极。锂硫电池在电池充电过程中，处于电池负极的锂失去电子成为锂离子，处于正极的硫单质则与锂离子和电子反应，生成硫化物。因为该反应为多电子转移反应，所以锂硫电池具有高达1672mAh/g的理论比容量。此外，由于电池中主要的活性物质为硫单质(即S8)，具有储量丰富、成本低、来源广泛等特点，因此被认为是最具有研究价值和发展前景的动力电池体系，但因为其活性物质利用率低、电池循环性能差等原因，这些严重限制了锂硫电池的发展，造成以上问题的主要原因是：
(1)硫单质的电子导电性和离子导电性差，反应的最终产物 Li2S2和Li2S也是电子绝缘体，这些严重影响了锂硫电池的性能
(2)在锂硫电池中存在一种穿梭效应。穿梭效应是由于电极反应过程中产生的多硫化锂Li2Sn(4<n<8)中间体。其易溶于电解液中，使得在正负极之间形成浓度差，在浓度梯度的作用下穿过隔膜，向负极扩散，与负极的金属锂直接发生反应，最终造成了电池中单质硫的不可逆损失、电池寿命的衰减和低库伦效率，是一种影响极其影响电池性能的反应过程。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料及制备方法。
本发明提供了一种以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料，具有这样的特征，包括三维氮掺杂多孔碳基体和以及分散在三维氮掺杂多孔碳基体中的单质硫。
本发明提供了一种以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料的制备方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤S1，将废弃尿不湿除去外层后切碎得到高吸水性聚合物颗粒，然后将高吸水性聚合物颗粒进行冷冻干燥；步骤S2，将冷冻干燥后的高吸水性聚合物颗粒在惰性气氛下于650℃～900℃进行碳化，得到气泡状多孔碳材料，然后将该气泡状多孔碳材料酸洗去除金属杂质，随后干燥得到三维氮掺杂多孔碳基体；步骤S3，将三维氮掺杂多孔碳基体与单质硫混合研磨，再加入二硫化碳继续充分研磨，然后放入密闭容器中加热一段时间，得到以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料。
在本发明提供的以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤S1中，冷冻干燥的过程为：将高吸水性聚合物颗粒放入真空冷冻干燥机中，于-25℃～ -5℃温度下，冷冻12h～24h。
在本发明提供的以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤S2中，碳化的过程为：将高吸水性聚合物颗粒放置在管式炉内，采用惰性气氛，于650℃～900℃温度下保温30min～6h，升温速率为10℃/min～20℃/min。
在本发明提供的以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤S2中，酸洗的过程为：将气泡状多孔碳材料中加入稀酸溶液并超声10h，然后用热的蒸馏水洗直到pH达到中性，最后用无水乙醇洗涤后在真空烘箱中60℃干燥，得到三维氮掺杂多孔碳基体。
在本发明提供的以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，稀酸溶液为稀盐酸溶液或者稀硫酸溶液，稀酸溶液的浓度为0.1mol/L，气泡状多孔碳与稀酸溶液的质量比为1:25～1:150。
在本发明提供的以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤S3中，将三维氮掺杂多孔碳基体与单质硫按照质量比为1:1～1:8混合，研磨时间 0.5h～3h；然后按照三维氮掺杂多孔碳基体与二硫化碳的质量比 1:5～1:30的比例，加入二硫化碳继续0.5h～3h后，然后放入密闭容器中于155℃～160℃加热6h～10h，得到以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料。
在本发明提供的以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤S3中，将以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料取出，放置在60℃～85℃的烘箱中保存。
发明的作用与效果
根据本发明提供的以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料及制备方法，采用日常生活中的废弃尿不湿作为原料通过冷冻干燥、碳化、酸洗的方法得到了气泡状三维氮掺杂多孔碳基体(NSAPC-W)，并且将单质硫与所得材料研磨均匀，然后放入反应釜中，在155℃～160℃的高温环境下，随后加入的二硫化碳使得硫掺杂入气泡状大孔内，因此得到了硫复合三维氮掺杂多孔碳基体锂硫电池的正极材料。
气泡状三维氮掺杂多孔碳基体(NSAPC-W)具有独特的气泡状大孔结构形貌，这种中空结构的气泡状大孔碳孔提供了极大的储硫空间，有效地做到了固硫的效果，解决了单质硫的导电性差的问题，提高了电池的倍率性能。并且我们的正极宿主材料(即废弃尿不湿)进过碳化后得到大量的碳，使其拥有良好离子传输速率提升了电池的循环性能。同时废弃尿不湿中含有大量阳离子，如：Na+、K+、Fe2+、 Mn2+离子等，起到硫价态转变的催化作用，有效地抑制了锂硫电池的穿梭效应，减少充放电过程中多硫化物由于穿梭效应溶于电解液而造成的损失，因此该此正极材料的具有优异的性能。
附图说明
图1是本发明的实施例1所制得的三维氮掺杂多孔碳基体 (NSAPC-W)的扫描电镜图；
图2是本发明的实施例1所制得的三维氮掺杂多孔碳基体 (NSAPC-W)的透射电镜图；
图3是本发明的实施例1所制得的三维氮掺杂多孔碳基体 (NSAPC-W)的STEM图及相应的碳、氧和氮元素映射图；
图4是本发明的实施例1、例2和例3所制得宿主材料XPS的对比图像；
图5是本发明的实施例1、例2和例3所制得宿主材料的XRD和拉曼图像；
图6是本发明的实例1与实例2所制得的锂硫电池的循环性能对比图；
图7是本发明的实施例1所制备的硫复合三维氮掺杂多孔碳基体作为正极材料制备锂硫电池的CV图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明一种以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料及制备方法作具体阐述。
如无特殊说明，本发明中所用的原料及试剂均来自普通市售途径。
本发明提供的以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，将废弃尿不湿除去外层后切碎得到高吸水性聚合物颗粒，然后将高吸水性聚合物颗粒进行冷冻干燥；
步骤S2，将冷冻干燥后的高吸水性聚合物颗粒在惰性气氛下于 650℃～900℃进行碳化，得到气泡状多孔碳材料，然后将该气泡状多孔碳材料酸洗去除金属杂质，随后干燥得到三维氮掺杂多孔碳基体；
步骤S3，将三维氮掺杂多孔碳基体与单质硫混合研磨，再加入二硫化碳继续充分研磨，然后放入密闭容器中加热一段时间，得到以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料。
其中，步骤S1中，冷冻干燥的过程为：将高吸水性聚合物颗粒放入真空冷冻干燥机中，于-25℃～-5℃温度下，冷冻12h～24h。
步骤S2中，碳化的过程为：将高吸水性聚合物颗粒放置在管式炉内，采用惰性气氛，于650℃～900℃温度下保温30min～6h，升温速率为10℃/min～20℃/min。
步骤S2中，酸洗的过程为：将气泡状多孔碳材料中加入稀酸溶液并超声10h，然后用热的蒸馏水洗直到pH达到中性，最后用无水乙醇洗涤后在真空烘箱中60℃干燥，得到三维氮掺杂多孔碳基体。稀酸溶液为稀盐酸溶液或者稀硫酸溶液，稀酸溶液的浓度为0.1mol/L，气泡状多孔碳与稀酸溶液的质量比为1:25～1:150。
步骤S3中，将三维氮掺杂多孔碳基体与单质硫按照质量比为 1:1～1:8混合，研磨时间0.5h～3h；然后按照三维氮掺杂多孔碳基体与二硫化碳的质量比1:5～1:30的比例，加入二硫化碳继续0.5h～3h，然后放入密闭容器中于155℃～160℃加热6h～10h，得到以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料。将得到的以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料从密闭容器中取出，放置在60℃～85℃的烘箱中保存。放入烘箱保存是为了保持干燥，防止材料从反应釜拿出来，和空气中的水接触影响材料性能。
将得到的正极材料与乙炔黑和聚偏氟乙烯按质量比8:1:1的比例混合研磨直至完全混合均匀后，加入N-甲基吡咯烷酮8-10mL后得到黑色均匀的浆料，再涂到铝箔上，在60℃条件下烘干得到电池的正极极片，最后在手套箱中按流程组装成锂硫电池。制备锂硫电池的电化学性能通过电化学工作站和蓝电测试系统进行测试。
<实施例1>
本实施例对以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料的制备方法做具体阐述，具体包括以下步骤：
步骤S1，将废弃的婴儿尿不湿除外层并彻底切碎，得到高吸水性聚合物颗粒用冷冻干燥法干燥。
步骤S2，取2g干燥后的高吸水性聚合物颗粒，将其转移至管式炉中，开始高温煅烧，煅烧参数设置为：起始温度25℃，升温速率 13℃/min，升温到800℃，保温1h，然后自然冷却降温，惰性气体为氮气。然后将煅烧的产物取出研磨，酸洗，干燥，研磨时间为30min，酸洗采用浓度为0.1％的盐酸，搅拌10h直至去掉材料中的金属杂质。随后进行三次热的蒸馏水洗涤，直到它达到中性再用无水乙醇继续洗涤，最后，在真空80℃内的烘箱烘干，得到三维氮掺杂多孔碳基体。
步骤S3，将烘干得到的气泡状多孔碳材料，也就是三维氮掺杂多孔碳基体与单质硫粉按质量比1:3的比例混合研磨1h，然后加入 30mL的二硫化碳，再继续研磨混合使混合充分，然后放入密闭的反应釜中在150℃下加热8h，得到硫/三维氮掺杂多孔碳基体正极材料的样品，也就是废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料。最后从反应釜中取出再放入称量瓶中，最后放入烘箱中保温保存。
组装电池及测试：在得到样品以后，将其配成含有导电剂(乙炔黑)、粘结剂(聚偏氟乙烯PVDF以及有机溶剂(N-甲基吡咯烷酮 NMP)的浆料。然后将浆料涂布在铜箔集流体上，随后在手套箱中组装成电池。最后将组装好的电池在蓝电测试系统及电化学工作站进行电化学测试以及表征等。
<实施例2>
本实施例对另外一种以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料的制备做具体阐述，包括如下步骤：
(1)将干净的婴儿尿不湿剪碎，得到干净的吸水颗粒SAP。将 0.5g SAP加入20ml0.05g/ml的尿素水溶液，混合均匀，震荡16h。
(2)SAP加入尿素水溶液时形成水凝胶，然后将水凝胶转移到冰箱中-40℃初步冻成冰凝胶冷冻6h，最后通过冷冻干燥机器干燥升华固态冰(即除去原来水溶液中的溶剂)，得到干燥的凝胶前驱体。
(3)将冷冻后的吸水颗粒SAP碳化，得到气泡状多孔碳，然后进行酸洗去除金属杂质，然后干燥得到三维氮掺杂多孔碳基体 (NSAPC-U)；
(4)将步骤(3)得到三维氮掺杂多孔碳基体与单质硫混合研磨，再加入二硫化碳，继续研磨使混合充分，在密闭容器内于150℃下加热8h，得到采用以废弃尿不湿为原料合成的锂硫电池正极材料。
(5)将步骤(4)得到的正极材料与乙炔黑和聚偏氟乙烯按质量比8:1:1的比例混合研磨直至完全混合均匀后，加入N-甲基吡咯烷酮10mL后得到黑色均匀的浆料，再涂布到铝箔上，在60℃条件下烘干得到组装电池的极片，最后组装成锂硫电池。
<实施例3>
本实施例对另外一种以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料的制备做具体阐述，包括如下步骤：
(1)将SAP直接碳化，即将其转移至管式炉中，高温煅烧，煅烧参数设置如下，起始温度25℃，升温速率13℃/min，升温到800℃，保温1h，然后自然冷却降温，惰性气体为氮气。
(2)将碳化后的材料酸洗，干燥，得到碳基材料(SAPC)，在与单质硫混合研磨，在加入二硫化碳，继续研磨使混合充分，在密闭容器内于160℃下加热6h，得到锂硫电池的正极材料。
(3)将得到的正极材料与乙炔黑和聚偏氟乙烯按质量比8:1:1的比例混合研磨直至完全混合均匀后，加入N-甲基吡咯烷酮10mL后得到黑色均匀的浆料，再涂布到铝箔上，在60℃条件下烘干得到组装电池的极片，最后组装成锂硫电池。
<测试例>
将实施例1得到的三维氮掺杂多孔碳基体用扫描电镜、投射电镜及扫描透射电子显微镜分别进行检测，检测结果见图1-3。
图1是本发明的实施例1所制得的三维氮掺杂多孔碳基体 (NSAPC-W)的扫描电镜图；图2是本发明的实施例1所制得的三维氮掺杂多孔碳基体(NSAPC-W)的透射电镜图；图3是本发明的实施例1所制得的三维氮掺杂多孔碳基体(NSAPC-W)的STEM图及相应的碳、氧和氮元素映射图。
从图1可知，三维氮掺杂多孔碳基体的表面具有丰富的大孔和介孔。同样，从图2可知，该NSAPC-W呈气泡状的中空结构。而从图 3中可以看出，碳元素、氮元素、氧元素没有堆积，分布均匀，进一步印证了氮元素混合的十分均匀，有助于提升电池循环性能。
对实施例1-3中未载硫的宿主材料即实施例1中的NSAPC-W、实施例2中的NSAPC-U和实施例3中的SAPC进行XPS、XRD和拉曼检测，检测结果见图4、5。
图4是本发明的实施例1、例2和例3所制得宿主材料XPS的对比图像。
从图4可知，三个样品的C1s的XPS光谱都可以被反卷积成三个峰，中心位于约284.8、285.5和287.2eV，分别对应于C-C、C-O 和C＝O键。值得注意的是，在NSAPC-W和NSAPC-U的光谱中，sp2 杂化的C-N键的峰与C-O键的峰重叠，sp3杂化的C-N键的峰也与 C＝O峰重叠。O 1s的高分辨光谱被反卷积成两个代表两种不同类型氧官能团的峰，即C＝O醌型基团(O-I，531eV)和C-OH苯酚/C-O-C 醚型基团(O-II，532.4eV)。这些结果表明，所有样品的表面主要被 O-I和O-II基团覆盖。化学活化后，NSAPC-W、NSAPC-U和SAPC 的氧杂原子比例分别为11.14at％、11.92at％和7.16at％。此外， NSAPC-W和NSAPC-U的N1s的高分辨率光谱(图4c)通常可以反卷积为398.3±0.1、399.8±0.2、401.3±0.1和403.0±0.1eV处的四个单独峰，这可能分别对应于吡啶(N-6)、吡咯(N-5)、季铵碱(N-Q) 和氧化物(N-X)。N-5代表五元环中的吡咯烷，它为π体系贡献了两个电子。N-6代表N-吡啶，其中一个N原子取代C6环中的一个碳原子，并与两个sp2杂化的碳原子结合。N-Q代表N-石墨，氮位于石墨碳平面内，与三个sp2杂化的碳原子结合。丰富的含氮物种(特别是N-5和N-6)作为电化学活性中心，提高了电容性能，提高了放电容量。特别是，使用XPS数据对碳、氧和氮进行估算，氮含量从 NSAPC-U中的1.74at％增加到NSAPC-W中的8.32at％。在NSAPC-W 中，高氮含量被认为提高了电导率和电化学活性，并使锂离子能够在界面之间传输，这最终是由于掺杂异质原子导致的活性位点或缺陷 (孔、边界或边缘)。因此，N-5和N-6作为Li+离子存储的电化学活性位点，提高了比容量和循环稳定性。
图5是本发明的实施例1、例2和例3所制得宿主材料的XRD 和拉曼图像。
由图5可知，在合成的NSAPC-W材料的NSAPC-U和SAPC的拉曼光谱中，我们在1340和1580cm-1处观察到的两个峰分别对应于缺陷诱导带(D-带)和石墨模式带(G-带)，这可能是由于氮的原位取代或热解碳材料中空位的存在。因此证实了D带和G带(分别用 ID和IG表示)的强度比(ID/IG)相应增加。NSAPC-W和NSAPC-U (ID/IG分别为1.29和1.26)的D-带和G-带强度比SAPC(ID/IG＝0.91) 明显增加，表明与氮的引入有关的缺陷。二维带的出现清楚地证实了 NSAPC-W的石墨化程度高于NSAPC-U。此外，NSAPC-W的强D 带可归因于大量裸露的分级孔隙、边缘以及从婴儿粪便中大量引入的异质原子。
对本发明的实例1与实例2所制得的锂硫电池的循环性能进行测试，测试结果见图6。
图6是本发明的实例1与实例2所制得的锂硫电池的循环性能对比图。
由图6的长循环性能图可知，在1C下，NSAPC-U首次充电比容量仅有580mAh/g，循环1000圈后，比容量降至400mAh/g。而 NSAPC-W首次充电比容量高达998mAh/g，循环1000圈后，依然有 665mAh/g，每圈衰减率仅为0.33％,库伦效率高达100％。可知，我们的NSAPC-W的比容量比NSAPC-U更优异，并且也具有良好的循环性能。
对本发明的实例1所制得的锂硫电池的循环性能进行测试，测试结果见图7。
图7是本发明的实施例1所制备的硫复合三维氮掺杂多孔碳基体作为正极材料制备锂硫电池的CV图。
从图7可知，在室温条件下测试的硫复合三维氮掺杂多孔碳基体作为锂硫电池正极电极的第一次循环、第二次循环和第十次循环伏安曲线，测试的电压范围是从0-3V，扫速为0.1mV s-1。循环伏安曲线中存在两个还原峰和一个氧化峰，氧化峰出现的位置大概在2.4V，还原峰的位置在2.05V和2.3V左右。根据锂硫电池的电化学反应机理可知，还原峰对应的位置分别对应着Li2nx(4≤n≤8)和Li2S2/Li2S 的形成，氧化峰则对应着S的形成。从图中还可以发现，第十次循环伏安曲线还能够保持和第一次循环相差不多，电流衰减小，具有良好的循环稳定性。
实施例的作用与效果
根据本发明的实施例提供的以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料及制备方法，采用日常生活中的废弃尿不湿作为原料通过冷冻干燥、碳化、酸洗的方法得到了气泡状三维氮掺杂多孔碳基体 (NSAPC-W)，并且将单质硫与所得材料研磨均匀，然后放入反应釜中，在155℃～160℃的高温环境下，随后加入的二硫化碳使得硫掺杂入气泡状大孔内，因此得到了硫复合三维氮掺杂多孔碳基体锂硫电池的正极材料。
气泡状三维氮掺杂多孔碳基体(NSAPC-W)具有独特的气泡状大孔结构形貌，这种中空结构的气泡状大孔碳孔提供了极大的储硫空间，有效地做到了固硫的效果，解决了单质硫的导电性差的问题，提高了电池的倍率性能。并且我们的正极宿主材料(即废弃尿不湿)进过碳化后得到大量的碳，使其拥有良好离子传输速率提升了电池的循环性能。同时废弃尿不湿中含有大量阳离子，如：Na+、K+、Fe2+、 Mn2+离子等，起到硫价态转变的催化作用，有效地抑制了锂硫电池的穿梭效应，减少充放电过程中多硫化物由于穿梭效应溶于电解液而造成的损失，因此该此正极材料的具有优异的性能。
废旧尿不湿碳化得到气泡状多孔碳的原理是因为使用过的婴儿尿布中尿液(尿酸、尿素、各种氨基酸和无机盐)会均匀地分散在高吸水性聚合物(SAP)颗粒中。在碳化时，含氮物质在高温下分解并逸出氮气，使材料表面形成气泡状大孔。碳化的工艺条件为：采用管式炉，气氛采用惰性气氛，一般惰性气体为氮气，温度为650-900℃，升温速率为10-20℃/min，保温时间为30min-6h。此外，碳化产物中含有氧化钠，氧化钠与空气接触反应生成碳酸钠，在随后的酸洗中碳酸钠与盐酸反应释放二氧化碳，形成大量介孔。
进一步的，碳化的工艺条件为：采用管式炉，气氛采用惰性气氛，一般惰性气体为氮气，温度为650-900℃，升温速率为10-20℃/min，保温时间为30min-6h。在此条件下才能得到较好的形貌的气泡状多孔碳，低于650℃，会碳化程度不够，高于900℃会造成结构损坏。
进一步的，三维氮掺杂多孔碳基体与单质硫混合研磨均匀后，按照质量比1:5的比例与二硫化碳混合后继续研磨0.5-3h使混合充分。其中加入二硫化碳的目的是让硫和三维氮掺杂多孔碳基体进一步混合均匀。这是因为二硫化碳在高温是溶解硫的溶剂，并且在155度下 S变成S8，粘度比较低，而基体材料有大孔和中空，S8就可以进入三维氮掺杂多孔碳基体的孔中。
进一步的，三维氮掺杂多孔碳基体与单质硫混合研磨均匀后，按照质量比1:5的比例与二硫化碳混合后继续研磨0.5-3h使混合充分。其中气泡状多孔碳与单质硫的比例控制在1:5是因为如果硫加入的量太少了，会到导致气泡状大孔碳中硫未充分占据空间，使得硫不够，活性物质较少，无法满足电池循环时的要求。若硫过多会则会导致硫在三维氮掺杂多孔碳基体材料表面堆积，降低电池的循环稳定性与倍率性能。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料，其特征在于，包括三维氮掺杂多孔碳基体和以及分散在所述三维氮掺杂多孔碳基体中的单质硫。
2.一种如权利要求1所述的以废弃尿不湿为原料的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S1，将废弃尿不湿除去外层后切碎得到高吸水性聚合物颗粒，然后将所述高吸水性聚合物颗粒进行冷冻干燥；
步骤S2，将冷冻干燥后的所述高吸水性聚合物颗粒在惰性气氛下于650℃～900℃进行碳化，得到气泡状多孔碳材料，然后将该气泡状多孔碳材料酸洗去除金属杂质，随后干燥得到三维氮掺杂多孔碳基体；
步骤S3，将所述三维氮掺杂多孔碳基体与单质硫混合研磨，再加入二硫化碳继续充分研磨，然后放入密闭容器中加热一段时间，得到以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料。
3.根据权利要求2所述的以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于：
其中，步骤S1中，所述冷冻干燥的过程为：
将所述高吸水性聚合物颗粒放入真空冷冻干燥机中，于-25℃～-5℃温度下，冷冻12h～24h。
4.根据权利要求2所述的以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于：
其中，步骤S2中，所述碳化的过程为：
将所述高吸水性聚合物颗粒放置在管式炉内，采用惰性气氛，于650℃～900℃温度下保温30min～6h，升温速率为10℃/min～20℃/min。
5.根据权利要求2所述的以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于：
其中，步骤S2中，所述酸洗的过程为：将所述气泡状多孔碳材料中加入稀酸溶液并超声10h，然后用热的蒸馏水洗直到pH达到中性，最后用无水乙醇洗涤后在真空烘箱中60℃干燥，得到三维氮掺杂多孔碳基体。
6.根据权利要求5所述的以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于：
其中，所述稀酸溶液为稀盐酸溶液或者稀硫酸溶液，所述稀酸溶液的浓度为0.1mol/L，所述气泡状多孔碳与所述稀酸溶液的质量比为1:25～1:150。
7.根据权利要求2所述的以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于：
其中，步骤S3中，将所述三维氮掺杂多孔碳基体与所述单质硫按照质量比为1:1～1:8混合，研磨时间0.5h～3h；然后按照所述三维氮掺杂多孔碳基体与所述二硫化碳的质量比1:5～1:30的比例，加入所述二硫化碳继续0.5h～3h后，然后放入密闭容器中于155℃～160℃加热6h～10h，得到以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料。
8.根据权利要求2所述的以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于：
其中，步骤S3中，将所述以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料取出，放置在60℃～85℃的烘箱中保存。
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