CN114220949B - 一种过渡金属掺杂的锑烯复合锂硫电池的正极制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种过渡金属掺杂的锑烯复合锂硫电池的正极制备方法，涉及锂硫电池制备技术领域，包括锑烯合成、锑烯过渡金属复合电极制备、硬炭包覆的核壳复合硫电极材料制备和锑烯过渡金属复合硫正极制备步骤，通过对锑烯掺杂过渡金属形成导电性良好的金属复合物，既改善硫电极的导电性，同时利用二维片层状锑烯特有的空位缺陷和较宽的带隙捕捉硫化物，解决多硫化物的溶出可扩散问题；以锑烯过渡金属复合物做载体，将硬炭包覆的核壳结构的硫负载在金属复合基底上,制备锑烯/碳包覆复合硫电极，硬炭较大的层间距可以缓冲锂硫电池在充放电循环过程中的硫化物的体积膨胀，达到既提高锂硫电池的实际容量又改善其循环寿命的目的。

Description

一种过渡金属掺杂的锑烯复合锂硫电池的正极制备方法
技术领域
本发明涉及锂硫电池制备技术领域，更具体地说涉及一种过渡金属掺杂的锑烯复合锂硫电池的正极制备方法。
背景技术
锂硫电池是锂电池的一种，其是以硫元素作为电池正极、金属锂作为负极的一种锂电池。单质硫在地球中储量丰富，其价格低廉，并且是一种对环境友好的元素，对环境基本没有污染，因此是一种非常有前景的锂电池材料。
锂硫电池由于其高的理论比容量(1672mAh/g)、能量密度和功率密度被认为是下一代最有前途的高比能电池，并逐渐成为研究的重点。锂硫电池的理论比能量为2567Wh/g，远高于基于石墨负极和磷酸铁锂/钴酸锂正极的锂离子电池。但是，锂硫电池中单质硫和硫的多硫化合物是电的绝缘体，硫的电导率极低，且在反应过程中，生成的多硫化合物极易溶解于电解液，并在正负极间来回穿梭，形成“穿梭效应”。另外，硫电极处的化学反应循环是单体硫和硫化锂之间的转变，这两种分子的固有体积差别会在循环过程中使得正极在充放电过程中发生较大的体积变化，这些缺陷限制了锂硫电池的使用寿命和容量保持率，进而影响了锂硫电池的商业化应用。
现有技术中，为了解决这些问题，通常将硫纳米颗粒或者多硫化合物颗粒封装在一种多孔材料中，如嵌入聚合物、金属-有机框架、碳基材料或者复合材料，形成核壳、蛋黄、层状以及三明治型等结构，一方面提高硫的导电性，另一方面利用微孔限制中间产物的溶解/迁出从而减少活性硫的损失。
但是，上述的方式仅从物理限域的角度上解决多硫化合物的溶出和扩散问题，电极材料表面与硫之间难以形成强有力的化学键作用力约束，在充放电过程中活性材料不可避免的仍然会因为电极体积的变化而从集流体上脱落。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种过渡金属掺杂的锑烯复合锂硫电池的正极制备方法，通过对锑烯掺杂过渡金属形成导电性良好的金属复合物，既改善硫电极的导电性，同时利用二维片层状锑烯特有的空位缺陷和较宽的带隙捕捉硫化物，解决多硫化物的溶出可扩散问题；以锑烯过渡金属复合物做载体，将硬炭包覆的核壳结构的硫负载在金属复合基底上，制备锑烯/碳包覆复合硫电极，硬炭较大的层间距可以缓冲锂硫电池在充放电循环过程中的硫化物的体积膨胀问题。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案：
一种过渡金属掺杂的锑烯复合锂硫电池的正极制备方法，包括以下步骤：
S1、锑烯合成
在金属锑晶体中加入醇后，沿用一个方向进行研磨，对研磨后的混合物进行超声，对超声后的混合物进行离心分离，并在离心分离过程中通过调整离心分离的不同离心转速，获得若干层数的锑锡。
上述步骤中，研磨过程能够产生沿层面方向的剪切力而使块状的金属锑形成锑薄片，超声后的产物经离心分离，通过调整不同的离心转速可以获得不同层数的锑烯。
所述锑烯合成步骤中，所述醇包括乙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇和正丁醇中的一种或多种的混合，上述醇为脂肪醇类溶剂。
所述锑烯合成步骤中，所述研磨的时间为2-12小时，所述超声的时间为2-14小时。
所述锑烯合成步骤中，所述离心分离的离心转速为5000-15000转/分钟。
所述锑烯合成步骤中，所述锑烯的层数为10-100层，厚度为2-10nm。
S2、锑烯过渡金属复合电极制备
在碱性条件下将过渡金属单质或含有过渡金属单质的氧化物，与作为基底的锑烯合成步骤中得到的锑烯材料，按照质量比为1:5-10进行混合，并在温度为60-140℃下，反应2-12小时得到锑烯-过渡金属化合物，将所述锑烯-过渡金属化合物制备成锑烯过渡金属复合电极。
所述锑烯过渡金属复合电极制备步骤中，所述碱性条件的PH值为9-10，碱性条件的碱液包括氢氧化钠和氢氧化铵中的一种碱性试剂，提供反应环境。
所述锑烯过渡金属复合电极制备步骤中，所述过渡金属单质包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn和 In中的一种，所述含有过渡金属单质的氧化物包括MnO2和CrO2中的一种，这些金属掺杂可促使锑烯金属化或半金属化。优选的，所述过渡金属单质为Mn、Co、Ni、Zn和In中的一种。
S3、硬炭包覆的核壳复合硫电极材料制备
将植物淀粉制备的球形硬炭与硫粉混合并研磨，在惰性气体气氛中，在反应釜中进行蒸硫处理，热处理时间为6-24小时，制备得到硬炭包覆的核壳复合硫电极材料。
所述硬炭包覆的核壳复合硫电极材料制备步骤中，所述热处理的温度为140-170℃，优选为145-160℃。
所述硬炭包覆的核壳复合硫电极材料制备步骤中，单体硫的质量占核壳复合硫电极材料总质量的50-90％，优选为60-80%。
所述硬炭包覆的核壳复合硫电极材料制备步骤中，硬炭壳层的厚度为5-20nm，球形硬炭的硬炭微米球的球径为1-4μm。
S4、锑烯过渡金属复合硫正极制备
将所述锑烯过渡金属复合电极制备步骤中制备的锑烯过渡金属复合电极，与所述硬炭包覆的核壳复合硫电极材料制备步骤中制备的硬炭包覆的核壳复合硫电极材料，按照质量比为2:10-4:6置于管式炉中，氩气氛下进行蒸硫处理，热处理温度为120-180℃，热处理时间为10-24小时，得到锑烯过渡金属复合硫正极。
本发明的有益效果：
（1）本发明提供的过渡金属掺杂的锑烯复合锂硫电池的正极制备方法，通过锑烯与过渡金属的复合提高了硫电极的导电性。
（2）通过本发明制备的锑烯过渡金属复合硫正极，层状锑烯特有的空位缺陷和较宽的能隙带能较好地捕捉硫及硫化合物，过渡金属能与硫形成较强的化学键，起到固硫作用，防止大量的多硫化物溶出和扩散，抑制了聚硫离子发生“穿梭效应”。
（3）本发明用球形硬炭包覆硫，使单体硫或硫化物能够均匀分布在硬炭微米球内，得到结构稳定、形貌规整的微米球型复合硫电极材料。硬炭的层间距较一般石墨类炭及活性炭大，在锂硫电池多次充放电过程中，能有效改善单质硫和多硫化物因密度差异而产生的体积膨胀效应。
（4）本发明提供的锂硫电池的正极制备方法，既提高了硫电极的导电性，又抑制了聚硫离子的穿梭效应，同时降低了锂硫电池在充放电过程中的体积膨胀效应，从而达到既提高锂硫电池的实际容量又改善其循环寿命的目的。
附图说明
图1为复合硬炭包覆的正极扫描电镜图；
图2为实施例1、2和对比例1的锂硫电池循环寿命测试图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。
实施例1
一种过渡金属掺杂的锑烯复合锂硫电池的正极制备方法，包括以下步骤：
S1、锑烯合成
将金属锑晶体放入研钵中，加入乙醇及异丙醇的混合溶剂中（乙醇：异丙醇=1:2），并沿同一个方向进行研磨，研磨2-12小时后，将研磨后的混合物倒入杯中后，将杯置于超声仪中进行超声，超声2-14小时后将混合物离心分离得到若干层数的锑烯。其中，离心分离的离心转速为5000-15000转/分钟，得到的锑烯的层数为10-100层，厚度为2-10nm。
S2、锑烯过渡金属复合电极制备
在PH值为9-10的碱性条件下，将S1步骤中得到的锑烯材料与金属钴Co混合于镍舟中，置于马弗炉热处理，加热吸附温度为60-140℃，热处理时间为2-12小时，得到锑烯为基的锑烯-过渡金属化合物，并将锑烯-过渡金属化合物制备成锑烯过渡金属复合电极。其中，碱性条件的碱液包括氢氧化钠和氢氧化铵中的一种碱性试剂，金属钴Co与锑烯的质量比为1:5-10。
S3、硬炭包覆的核壳复合硫电极材料制备
将植物淀粉制备的球形硬炭与硫粉混合并研磨，在惰性气体气氛中，在反应釜中于140-170℃下进行蒸硫处理，热处理时间为6-24小时，制备得到硬炭包覆的核壳复合硫电极材料。其中，单体硫的质量占核壳复合硫电极材料总质量的50-90％，硬炭壳层的厚度为5-20nm，球形硬炭的硬炭微米球的球径为1-4μm。
S4、锑烯过渡金属复合硫正极制备
将S2步骤中制备的锑烯过渡金属复合电极，与S3步骤中制备的硬炭包覆的核壳复合硫电极材料，置于管式炉中，氩气氛下进行蒸硫处理，热处理温度为120-180℃，热处理时间为10-24小时，得到锑烯过渡金属复合硫正极。其中，所述锑烯过渡金属复合电极与硬炭包覆的核壳复合硫电极材料的质量比为2:10-4:6。制备的复合硬炭包覆的硫正极的扫描电镜图如图1所示。
实施例2
一种过渡金属掺杂的锑烯复合锂硫电池的正极制备方法，包括以下步骤：
S1、锑烯合成
将金属锑晶体放入研钵中，加入乙醇及异丙醇的混合溶剂中（乙醇：异丙醇=1:2），并沿同一个方向进行研磨，研磨2-12小时后，将研磨后的混合物倒入杯中后，将杯置于超声仪中进行超声，超声2-14小时后将混合物离心分离得到若干层数的锑烯。其中，离心分离的离心转速为5000-15000转/分钟，得到的锑烯的层数为10-100层，厚度为2-10nm。
S2、锑烯过渡金属复合电极制备
在PH值为9-10的碱性条件下，将S1步骤中得到的锑烯材料与金属锌Zn混合于镍舟中，置于马弗炉热处理，加热吸附温度为60-140℃，热处理时间为2-12小时，得到锑烯为基的锑烯-过渡金属化合物，并将锑烯-过渡金属化合物制备成锑烯过渡金属复合电极。其中，碱性条件的碱液包括氢氧化钠和氢氧化铵中的一种碱性试剂，金属锌Zn与锑烯的质量比为1:5-10。
S3、硬炭包覆的核壳复合硫电极材料制备
将植物淀粉制备的球形硬炭与硫粉混合并研磨，在惰性气体气氛中，在反应釜中于140-170℃下进行蒸硫处理，热处理时间为6-24小时，制备得到硬炭包覆的核壳复合硫电极材料。其中，单体硫的质量占核壳复合硫电极材料总质量的50-90％，硬炭壳层的厚度为5-20nm，球形硬炭的硬炭微米球的球径为1-4μm。
S4、锑烯过渡金属复合硫正极制备
将S2步骤中制备的锑烯过渡金属复合电极，与S3步骤中制备的硬炭包覆的核壳复合硫电极材料，置于管式炉中，氩气氛下进行蒸硫处理，热处理温度为120-180℃，热处理时间为10-24小时，得到锑烯过渡金属复合硫正极。其中，所述锑烯过渡金属复合电极与硬炭包覆的核壳复合硫电极材料的质量比为2:10-4:6。
实施例2与实施例1的不同之处在于，在S2步骤掺杂金属元素为锌Zn，实施例2其余方法与实施例1相同。
实施例3
一种过渡金属掺杂的锑烯复合锂硫电池的正极制备方法，包括以下步骤：
S1、锑烯合成
将金属锑晶体放入研钵中，加入乙醇及异丙醇的混合溶剂中（乙醇：异丙醇=1:2），并沿同一个方向进行研磨，研磨2-12小时后，将研磨后的混合物倒入杯中后，将杯置于超声仪中进行超声，超声2-14小时后将混合物离心分离得到若干层数的锑烯。其中，离心分离的离心转速为5000-15000转/分钟，得到的锑烯的层数为10-100层，厚度为2-10nm。
S2、锑烯过渡金属复合电极制备
在PH值为9-10的碱性条件下，将S1步骤中得到的锑烯材料与金属铬Cr混合于镍舟中，置于马弗炉热处理，加热吸附温度为60-140℃，热处理时间为2-12小时，得到锑烯为基的锑烯-过渡金属化合物，并将锑烯-过渡金属化合物制备成锑烯过渡金属复合电极。其中，碱性条件的碱液包括氢氧化钠和氢氧化铵中的一种碱性试剂，金属铬Cr与锑烯的质量比为1:5-10。
S3、硬炭包覆的核壳复合硫电极材料制备
将植物淀粉制备的球形硬炭与硫粉混合并研磨，在惰性气体气氛中，在反应釜中于140-170℃下进行蒸硫处理，热处理时间为6-24小时，制备得到硬炭包覆的核壳复合硫电极材料。其中，单体硫的质量占核壳复合硫电极材料总质量的50-90％，硬炭壳层的厚度为5-20nm，球形硬炭的硬炭微米球的球径为1-4μm。
S4、锑烯过渡金属复合硫正极制备
将S2步骤中制备的锑烯过渡金属复合电极，与S3步骤中制备的硬炭包覆的核壳复合硫电极材料，置于管式炉中，氩气氛下进行蒸硫处理，热处理温度为120-180℃，热处理时间为10-24小时，得到锑烯过渡金属复合硫正极。其中，所述锑烯过渡金属复合电极与硬炭包覆的核壳复合硫电极材料的质量比为2:10-4:6。
实施例3与实施例1的不同之处在于，在S2步骤掺杂金属元素为铬Cr，实施例3其余方法与实施例1相同。
实施例4
一种过渡金属掺杂的锑烯复合锂硫电池的正极制备方法，包括以下步骤：
S1、锑烯合成
将金属锑晶体放入研钵中，加入乙醇及异丙醇的混合溶剂中（乙醇：异丙醇=1:2），并沿同一个方向进行研磨，研磨2-12小时后，将研磨后的混合物倒入杯中后，将杯置于超声仪中进行超声，超声2-14小时后将混合物离心分离得到若干层数的锑烯。其中，离心分离的离心转速为5000-15000转/分钟，得到的锑烯的层数为10-100层，厚度为2-10nm。
S2、锑烯过渡金属复合电极制备
在PH值为9-10的碱性条件下，将S1步骤中得到的锑烯材料与金属锰Mn混合于镍舟中，置于马弗炉热处理，加热吸附温度为60-140℃，热处理时间为2-12小时，得到锑烯为基的锑烯-过渡金属化合物，并将锑烯-过渡金属化合物制备成锑烯过渡金属复合电极。其中，碱性条件的碱液包括氢氧化钠和氢氧化铵中的一种碱性试剂，金属锰Mn与锑烯的质量比为1:5-10。
S3、硬炭包覆的核壳复合硫电极材料制备
将植物淀粉制备的球形硬炭与硫粉混合并研磨，在惰性气体气氛中，在反应釜中于140-170℃下进行蒸硫处理，热处理时间为6-24小时，制备得到硬炭包覆的核壳复合硫电极材料。其中，单体硫的质量占核壳复合硫电极材料总质量的50-90％，硬炭壳层的厚度为5-20nm，球形硬炭的硬炭微米球的球径为1-4μm。
S4、锑烯过渡金属复合硫正极制备
将S2步骤中制备的锑烯过渡金属复合电极，与S3步骤中制备的硬炭包覆的核壳复合硫电极材料，置于管式炉中，氩气氛下进行蒸硫处理，热处理温度为120-180℃，热处理时间为10-24小时，得到锑烯过渡金属复合硫正极。其中，所述锑烯过渡金属复合电极与硬炭包覆的核壳复合硫电极材料的质量比为2:10-4:6。
实施例4与实施例1的不同之处在于，在S2步骤掺杂金属元素为锰Mn，实施例4其余方法与实施例1相同。
实施例5
一种过渡金属掺杂的锑烯复合锂硫电池的正极制备方法，包括以下步骤：
S1、锑烯合成
将金属锑晶体放入研钵中，加入乙醇及异丙醇的混合溶剂中（乙醇：异丙醇=1:2），并沿同一个方向进行研磨，研磨2-12小时后，将研磨后的混合物倒入杯中后，将杯置于超声仪中进行超声，超声2-14小时后将混合物离心分离得到若干层数的锑烯。其中，离心分离的离心转速为5000-15000转/分钟，得到的锑烯的层数为10-100层，厚度为2-10nm。
S2、锑烯过渡金属复合电极制备
在PH值为9-10的碱性条件下，将S1步骤中得到的锑烯材料与金属铟In混合于镍舟中，置于马弗炉热处理，加热吸附温度为60-140℃，热处理时间为2-12小时，得到锑烯为基的锑烯-过渡金属化合物，并将锑烯-过渡金属化合物制备成锑烯过渡金属复合电极。其中，碱性条件的碱液包括氢氧化钠和氢氧化铵中的一种碱性试剂，金属铟In与锑烯的质量比为1:5-10。
S3、硬炭包覆的核壳复合硫电极材料制备
将植物淀粉制备的球形硬炭与硫粉混合并研磨，在惰性气体气氛中，在反应釜中于140-170℃下进行蒸硫处理，热处理时间为6-24小时，制备得到硬炭包覆的核壳复合硫电极材料。其中，单体硫的质量占核壳复合硫电极材料总质量的50-90％，硬炭壳层的厚度为5-20nm，球形硬炭的硬炭微米球的球径为1-4μm。
S4、锑烯过渡金属复合硫正极制备
将S2步骤中制备的锑烯过渡金属复合电极，与S3步骤中制备的硬炭包覆的核壳复合硫电极材料，置于管式炉中，氩气氛下进行蒸硫处理，热处理温度为120-180℃，热处理时间为10-24小时，得到锑烯过渡金属复合硫正极。其中，所述锑烯过渡金属复合电极与硬炭包覆的核壳复合硫电极材料的质量比为2:10-4:6。
实施例5与实施例1的不同之处在于，在S2步骤掺杂金属元素为铟In，实施例5其余方法与实施例1相同。
对比例1
步骤1：核壳结构的硬炭/复合硫的制备
将植物淀制备的球形硬炭与硫粉混合并研磨，在惰性气体气氛中，在反应釜中于一定温度下进行蒸硫处理，热处理时间为6-24小时，制得硬炭包覆的核壳复合硫电极材料。热处理温度为140-170℃，优选为145-160℃。单体硫的质量占核壳结构复合硫电极材料总质量的50-90％，优选为60-80%。硬炭壳层的厚度为5-20nm，硬炭微米球的球径为1-4μm。
步骤2：复合硫电极的制备
将步骤1制备的核壳结构硬炭/复合硫电极直接涂覆在铝箔上，烘干、辊压、裁片成硫电极，即硫正极。
对比例1中未使用二维层状锑烯-过渡金属复合物作为硬炭/硫活性物的载体，而是直接使用传统的金属铝箔作为活性物集流体，制备硫复合电极。
对比例2
步骤1、锑烯的合成
将金属锑晶体放入研钵中，随后加入乙醇及异丙醇的混合溶剂中（乙醇：异丙醇=1:2)）并沿同一个方向进行研磨至数小时，将研磨后的混合物倒入杯中，置于超声仪中进行超声，超声数小时后，经离心分离得到锑烯。研磨的时间为2-12小时；超声时间为2-14小时。离心分离所采用的离心转速为5000-15000转/分钟。锑烯的层数为10-100层；锑烯的厚度为2-10nm。
步骤2、锑烯过渡金属复合电极的制备
在碱性条件下，将锑烯材料与二氧化锰MnO2混合于镍舟中，置于马弗炉，加热吸附温度为80-180℃，热处理应时间2-12h，得到锑烯为基的锑烯-过渡金属化合物。碱性条件为在PH值为9-10，碱液一般为氢氧化钠、氢氧化铵等碱性试剂。二氧化锰MnO2与锑烯的质量比为1:5-10。
步骤3、锑烯-过渡金属/硫复合电极制备
将步骤2中的锑烯过渡金属复合电极与升华单质硫置于管式炉中，氩气氛下进行蒸硫处理，热处理温度为120-180℃，热处理时间为10-24小时，制备锑烯-过渡金属硫复合电极，即硫正极。锑烯过渡金属复合电极与升华单质硫质量比为2:10-4:6。
该对比例2中硫未经硬炭包覆，硫粉直接熔融负载于载体锑烯-过渡金属复合基底上而成复合电极。
将实施例1-5、对比例1-2所制的正极搭配负极金属锂片、隔离膜、电解液，封装成扣式电池，测试25℃条件下倍率特性和循环性能。倍率测试的范围为0.2C-3C，即测试不同电流情况下电池容量的保持率；循环测试条件为25℃、0.5C，循环100周后容量保持率。
表1 实施例1-5 及对比例1锂硫电池倍率性能测试
表2 实施例1-4及对比例1-2锂硫电池循环100周后容量保持率
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1 对比例2
容量保持率 92.5% 94.2% 91.2% 90.6% 80.7% 82.5%
有无析锂 无 无 无 无 少量 较多
体积膨胀率 3.5% 4.2% 3.8% 4.6% 13.2% 20.2%
由表1可知，随着电流的增加，锂硫电池容量的保持率逐渐降低。实施例1-5得到的锂硫电池的容量保持率，明显优于对比例1得到的锂硫电池的容量保持率。这是因为实施例1-5中得到的锂硫电池，层状锑烯特有的空位缺陷和较宽的能隙带能较好地捕捉硫及硫化合物，过渡金属能与硫形成较强的化学键，起到固硫作用，防止大量的多硫化物溶出和扩散，抑制了聚硫离子发生“穿梭效应”，因此其容量保持率较高。而对比例1中，中未使用二维层状锑烯-过渡金属复合物作为硬炭/硫活性物的载体，而是直接使用传统的金属铝箔作为活性物集流体，制备硫复合电极，其“穿梭效应”较高，从而导致其容量保持率随着电流的增加而加速降低。
由表2可知，锂硫电池循环100周后，实施例1-4得到的锂硫电池的容量保持率，明显优于对比例1和2得到的锂硫电池的容量保持率，原因与上述相同。实施例1-4得到的锂硫电池的体积膨胀率，明显小于对比例1和2得到的锂硫电池的体积膨胀率，这是因为实施例1-4用球形硬炭包覆硫，使单体硫或硫化物够均匀分布在硬炭微米球内，得到结构稳定、形貌规整的微米球型复合硫电极材料。硬炭的层间距较一般石墨类炭及活性炭大，在锂硫电池多次充放电过程中，能有效改善单质硫和多硫化物因密度差异而产生的体积膨胀效应。对比例1和2中，对比例1中硫经硬炭包覆，对比例2中硫未经硬炭包覆，测试结果也显示对比例1的体积膨胀率明显小于对比例2的体积膨胀率，这也是硫经硬炭包覆所导致的。
本发明制备方法制备的锂硫电池正极，导电性高，抑制了聚硫离子的穿梭效应，同时降低了锂硫电池在充放电过程中的体积膨胀效应，从而达到既提高锂硫电池的实际容量又改善其循环寿命的目的，实施例1、2和对比例1的锂硫电池循环寿命测试图如图2所示。
以上对本发明的实施方式进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种等同变型或替换，这些等同或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种过渡金属掺杂的锑烯复合锂硫电池的正极制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
锑烯合成：在金属锑晶体中加入醇后，沿一个方向进行研磨，对研磨后的混合物进行超声，对超声后的混合物进行离心分离，并在离心分离过程中通过调整离心分离的不同离心转速，获得若干层数的锑烯；
锑烯过渡金属复合电极制备：在碱性条件下将过渡金属单质或含有过渡金属单质元素的氧化物与作为基底的锑烯合成步骤中得到的锑烯材料，按照质量比为1:5-10进行混合，并在温度为60-140℃下，反应2-12小时得到锑烯-过渡金属化合物，将所述锑烯-过渡金属化合物制备成锑烯过渡金属复合电极；
硬碳包覆的核壳复合硫电极材料制备：将植物淀粉制备的球形硬碳与硫粉混合并研磨，在惰性气体气氛中，在反应釜中进行蒸硫处理，热处理时间为6-24小时，制备得到硬碳包覆的核壳复合硫电极材料；
锑烯过渡金属复合硫正极制备：将制备的锑烯过渡金属复合电极与制备的硬碳包覆的核壳复合硫电极材料，按照质量比为2:10-4:6置于管式炉中，氩气气氛下进行蒸硫处理，热处理温度为120-180℃，热处理时间为10-24小时，得到锑烯过渡金属复合硫正极。
2.如权利要求1所述的正极制备方法，其特征在于：所述锑烯合成步骤中，所述醇包括乙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇和正丁醇中的一种或多种的混合。
3.如权利要求1所述的正极制备方法，其特征在于：所述锑烯合成步骤中，所述研磨的时间为2-12小时，所述超声的时间为2-14小时。
4.如权利要求1所述的正极制备方法，其特征在于：所述锑烯合成步骤中，所述离心分离的离心转速为5000-15000转/分钟，所述锑烯的层数为10-100层，厚度为2-10nm。
5.如权利要求1所述的正极制备方法，其特征在于：所述锑烯过渡金属复合电极制备步骤中，所述碱性条件的pH值为9-10，碱性条件的碱液包括氢氧化钠和氢氧化铵中的一种。
6.如权利要求1所述的正极制备方法，其特征在于：所述锑烯过渡金属复合电极制备步骤中，所述过渡金属单质包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn和 In中的一种，所述含有过渡金属单质元素的氧化物包括MnO2和CrO2中的一种。
7.如权利要求6所述的正极制备方法，其特征在于：所述锑烯过渡金属复合电极制备步骤中，所述过渡金属单质为Mn、Co、Ni、Zn和 In中的一种。
8.如权利要求1所述的正极制备方法，其特征在于：所述硬碳包覆的核壳复合硫电极材料制备步骤中，所述热处理的温度为140-170℃。
9.如权利要求1所述的正极制备方法，其特征在于：所述硬碳包覆的核壳复合硫电极材料制备步骤中，单体硫的质量占硬碳包覆的核壳复合硫电极材料总质量的50-90％。
10.如权利要求1所述的正极制备方法，其特征在于：所述硬碳包覆的核壳复合硫电极材料制备步骤中，硬碳壳层的厚度为5-20nm，球形硬碳的球径为1-4μm。
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