TW201517364A - 鋰離子電池電極活性物質及其製備方法 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種鋰離子電池電極活性物質，包括硫化聚並吡啶及包覆於該硫化聚並吡啶表面的導電聚合物，該硫化聚並吡啶包括聚並吡啶基體及分散在該聚並吡啶基體中的硫。本發明還提供一種鋰離子電池電極活性物質的製備方法，包括製備硫化聚並吡啶，以及將導電聚合物包覆於該硫化聚並吡啶表面的步驟。該製備硫化聚並吡啶的步驟包括將單質硫與聚丙烯腈混合，形成一混合物；在真空或保護氣氛中250℃至500℃溫度範圍燒結該混合物，得到一含硫複合材料；以及從該含硫複合材料中至少部分去除所述燒結步驟中未反應的單質硫。

Description

鋰離子電池電極活性物質及其製備方法
本發明涉及一種鋰離子電池電極活性物質及其製備方法，尤其涉及一種含硫鋰離子電池電極活性物質及其製備方法。
聚丙烯腈(PAN)是由交替碳原子上帶有氰基的飽和碳骨架構成的高聚物，其自身並無導電性，但研究發現若將聚丙烯腈粉末與硫粉混合並加熱可使聚丙烯腈熱解並與硫複合，製備出具有化學活性的可導電的含硫複合材料。該含硫複合材料可作為鋰離子電池的正極活性物質，且具有較高的首次放電比容量。請參閱硫化聚丙烯腈鋰離子電池的製備，任建國等，《電池》，Vol38, No12, p73-74（2008）。
然而，雖然該含硫複合材料作為正極活性物質時具有較高的首次放電比容量，但隨著充放電循環的不斷進行，充放電容量也隨之不斷降低，使電池的容量保持率大幅降低，導致電池的循環性能較差。上述文章中揭露的鋰離子電池的首次放電容量為906.4 mAh，20 次循環後衰減到740.0 mAh，容量保持率為81.7 %。
有鑒於此，確有必要提供一種鋰離子電池電極活性物質及其製備方法，該鋰離子電池電極活性物質具有較高容量保持率及比容量。
一種鋰離子電池電極活性物質，包括硫化聚並吡啶及包覆於該硫化聚並吡啶表面的導電聚合物，該硫化聚並吡啶包括聚並吡啶基體及分散在該聚並吡啶基體中的硫。
一種鋰離子電池電極活性物質得製備方法，包括製備硫化聚並吡啶，以及將導電聚合物包覆於該硫化聚並吡啶表面的步驟。該製備硫化聚並吡啶的步驟包括將單質硫與聚丙烯腈混合，形成一混合物；在真空或保護氣氛中250℃至500℃溫度範圍燒結該混合物，得到一含硫複合材料；以及從該含硫複合材料中至少部分去除所述燒結步驟中未反應的單質硫。
將硫與聚丙烯腈複合後，進一步將部分硫從含硫複合材料中去除，這一步驟能夠提高鋰離子電池的容量保持率，使得到的鋰離子電極活性物質多次循環後的仍然具有較高的充放電容量。
圖1為本發明實施例硫化聚並吡啶、單質硫及聚並吡啶的拉曼光譜比較圖。
圖2為本發明實施例鋰離子電池充放電電壓曲線圖。
圖3為本發明實施例在硫化聚並吡啶表面原位包覆導電聚合物後的傅立葉變換紅外光譜圖。
以下將結合附圖詳細說明本發明實施例的鋰離子電池電極活性物質及其製備方法。
本發明實施例提供一種鋰離子電池電極活性物質，包括硫化聚並吡啶及包覆於該硫化聚並吡啶表面的導電聚合物。
本發明實施例提供一種鋰離子電池電極活性物質的製備方法，其包括：
S1，製備硫化聚並吡啶；以及
S2，將導電聚合物包覆於該硫化聚並吡啶表面。
（一）硫化聚並吡啶的製備
具體地，該硫化聚並吡啶包括聚並吡啶(poly(pyridinopyridine), PPY)基體及分散在該聚並吡啶基體中的硫。其中，硫在該硫化聚並吡啶中的質量百分含量優選為小於或等於41%。
該聚並吡啶基體的材料包括如下的式（1）所述的結構單元。
（1）
其中，n為大於1的整數。該聚並吡啶基體為使聚丙烯腈發生環化反應得到。
所述分散在該聚並吡啶基體中的硫可以以摻雜結構的形式摻雜在聚並吡啶基體中。也就是說，所述硫是與所述聚並吡啶基體通過共價鍵結合的多硫基團Sx 。該多硫基團Sx 中x為1至8中的整數，優選為2至8中的整數，更為優選為4。當該多硫基團含有多個硫時（即x>1）時，該多個硫一對一連接形成鏈狀結構，例如，當x=4時，該多硫基團為-S-S-S-S-，當x=8時，該多硫基團為-S-S-S-S-S-S-S-S-。
該多硫基團Sx 優選是摻雜在該聚並吡啶基體的結構單元（1）中，具體與該結構單元中的碳相連。例如，該硫化聚並吡啶可包括一結構單元，該結構單元的結構式如下式（2）所示。該硫化聚並吡啶的分子量可以大於或等於188。
（2）
進一步地，該多硫基團Sx 還可以與其他功能團R相連，如結構式（3）所示。
（3）
在式（3）中，R無特別限制，可以根據需要進行選擇，如羧基、羥基或芳香基等。另外，R還可以是式（2）或式（1）的結構單元。例如，該硫化聚並吡啶可包括一如式（4）所示的結構單元，該結構單元由兩個式（1）中的結構單元通過多硫基團Sx 相連。其中，n1及n2均為大於1的整數，且n1與n2可以相等或不相等。
（4）
在式（4）中，不同的並吡啶單元（）可以屬於不同聚並吡啶結構單元（1）。另外，該兩個並吡啶單元也可以屬於同一聚並吡啶結構單元（1），當該兩個並吡啶單元屬於同一聚並吡啶結構單元（1）時，該兩個並吡啶單元可以相鄰或間隔。
具體地，當該兩個並吡啶單元相鄰時，該硫化聚並吡啶可包括如式（5）所示的結構單元。
（5）
當該兩個並吡啶單元間隔時，該硫化聚並吡啶可包括如式（6）所示的結構單元。
（6）
其中，Sy 也為鏈狀的多硫基團，m及y均為大於0的整數。優選地，m≦y≦6。
所述分散在該聚並吡啶基體中的硫還可以以單質硫的形式與如式（1）所示的該聚並吡啶基體複合。優選地，該單質硫為分散的粒子。該每個單質硫粒子可以為一個硫分子S8 ，然而優選以硫原子簇形式存在，即每個單質硫粒子為Sx ，其中x為1至7之間整數。大量該單質硫粒子均勻分散在該聚並吡啶基體中，由於每個單質硫粒子可以僅為一個硫分子或硫原子簇，且多個硫粒子均勻分散，該大量硫粒子可以看作彌散於該聚並吡啶基體中。
可以理解，該硫化聚並吡啶中可以僅包括所述多硫基團Sx 或單質硫，也可以同時包括該多硫基團Sx 及單質硫。
可以理解，無論硫為摻雜的多硫基團還是單質硫，n、n1及n2的值越大，則對應的硫化聚並吡啶聚中並吡啶單元越多，環狀結構相互連接形成的鏈狀結構越長，導電性越好。
在該步驟S1中，該硫化聚並吡啶可通過以下步驟製備：
S11，將單質硫與聚丙烯腈混合，形成一混合物；
S12，在真空或保護氣氛中250℃至500℃溫度範圍燒結該混合物，得到一含硫複合材料；以及
S13，在真空中將該含硫複合材料加熱至單質硫的昇華溫度以上，使所述燒結步驟中未反應的單質硫從含硫複合材料中至少部分去除。
在該步驟S11中，該單質硫及聚丙烯腈為固固混合，均為可以為粉末或顆粒狀，該兩種粉末或顆粒可通過攪拌的方式均勻混合。所述聚丙烯腈的分子量不限，優選為1000-100000。單質硫與聚丙烯腈的加入量沒有特定要求，一般地，該單質硫與聚丙烯腈的質量比可以為1:2至10:1。
在該步驟S12中，該在真空或保護氣氛中的加熱步驟一方面可以使該聚丙烯腈發生環化反應，形成所述聚並吡啶(PPY)基體，另一方面使單質硫被加熱至氣態，從而均勻分散至聚並吡啶基體表面。在所述含硫複合材料中，硫主要以所述多硫基團Sx 的形式與所述聚並吡啶基體通過共價鍵連接。通過對該燒結產物與單質硫及單獨熱解聚丙烯腈得到的聚並吡啶進行拉曼光譜對比，可以發現相對於聚並吡啶的兩個對應C-C鍵的吸收峰（G-band及D-band），硫化聚並吡啶的相對應得兩個吸收峰向低波數移動，證明硫與聚並吡啶之間通過共價鍵C-S連接。該保護氣氛可以為惰性氣體及氮氣中的至少一種。另外一部分硫以單質硫顆粒的形式均勻分佈於該聚並吡啶基體中，與該聚並吡啶基體形成複合。該單質硫顆粒的質量較大（大於S8 的分子量），與該聚並吡啶基體的結合方式可以是結合力較弱的分子間作用力，如凡德瓦力結合。
該步驟S12可以在密閉環境中進行，從而使硫不會因加熱而氣化流失，且由於單質硫的氣化，該密閉環境在加熱時的壓強大於1個大氣壓，從而促進硫在反應產物中的均勻分散。在320℃至400℃溫度範圍，該聚丙烯腈的環化可以充分的進行，形成多個連續的環狀結構，使式（2）的結構單元中n大於或等於10。該加熱溫度優選為350℃。該燒結時間可以根據混合物的量加以確定，如1至10小時。本實施例中，該混合物在密封高壓釜中加熱至350℃並保溫2小時，得到含硫複合材料。經過測試，在該燒結產物中硫的質量百分含量為47%。
該步驟S13的加熱溫度優選為150℃至170℃。具體地，在步驟S12中，所述單質硫可能未與聚丙烯腈完全反應，仍以單質硫顆粒的形式殘留在燒結產物中，並且該單質硫顆粒較大，即每個單質硫顆粒包括多個硫分子。通過該步驟S13，該單質硫顆粒可以部分或全部從該燒結產物中去除，而所述多硫基團與單質硫粒子則不受影響，從而可以使硫在該硫化聚並吡啶中的質量百分含量小於或等於41%，從而可以大大提高使用該硫化聚並吡啶的鋰離子電池的容量保持率。
該步驟S13的加熱時間可以根據燒結產物的量加以確定，如30分鐘至4小時。本實施例中，將該燒結產物在真空中150℃下加熱1小時，使燒結產物達到恒重，再次測試硫在該燒結產物的質量百分含量為41%，請參閱圖1，將本實施例通過真空除單質硫後的燒結產物的拉曼光譜與單質硫及單獨熱解聚丙烯腈得到的聚並吡啶的拉曼光譜進行對比。圖1中，曲線a為氬氣中熱解聚丙烯腈，曲線b為空氣中熱解聚丙烯腈，曲線c為在真空中去除單質硫後的燒結產物，曲線d為單質硫。可以看到在硫化聚並吡啶（對應曲線c）中，與聚並吡啶的1582cm-1 及1375cm-1 處的兩個峰對應的兩個峰向低波數移動，且出現387cm-1 及928cm-1 峰，均證明多硫基團通過共價鍵與該聚並吡啶基體結合。
進一步地，在所述S12或S13步驟後，還可進一步包括步驟S14，將所述多硫基團Sx 電化學還原為單質硫。該電化學還原的電位可以為1.75V至1.7V（對Li+ /Li）。具體地，可將該燒結產物放置於電化學反應裝置（如原電池）中作為負極，在1.75V至1.7V（對Li+ /Li）進行放電反應。本實施例中，對電極為金屬鋰，電流密度為20mA/g，放電截止電壓為0V。由於在多硫基團Sx 中，x為1至8中的整數，且多硫基團Sx 通過共價鍵與聚並吡啶基體的不同碳原子連接，因此，通過該還原步驟S14得到的單質硫為分散的單質硫粒子，該單質硫粒子為一個硫分子S8 或硫原子簇，即每個單質硫粒子為Sx ，其中x為1至7之間整數。該步驟S14為不可逆步驟，即無法通過電化學氧化將單質硫粒子再與聚並吡啶基體的碳原子通過共價鍵連接。該步驟S14形成了單質硫與聚並吡啶基體的複合材料，然而此時該單質硫為單個硫分子或硫原子團簇，從而使單質硫均勻彌散在該聚並吡啶基體中，從而可以進一步提高該電極活性物質的電化學穩定性。
在另一個實施例中，該上述步驟S13可以替換為：
S13’，將該含硫複合材料在液相介質中與單質硫的還原劑反應，從而至少部分去除該含硫複合材料中的未反應的單質硫，得到硫化聚並吡啶。
在該步驟S13’中，該還原劑具有較強的還原性，能與單質硫發生化學反應，將單質硫還原為低價態(-2價)的硫化物，如硫化氫或可溶性的硫鹽，該可溶性的硫鹽可以為硫化鈉、硫化鉀或硫化鋰等。例如，該還原劑可以為硼氫化鉀或水合肼，該低價態的硫可以為硫化氫。
該液相介質能夠溶解該還原劑，可以舉例為水或乙醇。該含硫複合材料在該液相介質中不溶且不發生反應，從而使該含硫複合材料與該還原劑形成固液混合。
由於該含硫複合材料中的硫以兩種方式存在，即一部分以多硫基團Sx 的形式與該聚並吡啶基體通過共價鍵接枝，另一部分以顆粒較大的單質硫的形式與該聚並吡啶基體形成複合，通過該還原劑與該含硫複合材料進行化學反應，可以將該顆粒較大的單質硫部分或全部從該含硫複合材料中去除，僅留小分子量的多硫基團Sx 與聚並吡啶基體結合形成硫化聚並吡啶。
在該步驟S13’中，該還原劑的加入量優選為相對於硫過量，從而使該顆粒較大的單質硫能夠完全被還原去除。可以理解，該還原劑僅能將顆粒較大的單質硫去除，而由於該多硫基團Sx 較小且與該聚並吡啶基體通過共價鍵結合，是以摻雜的方式摻雜在該聚並吡啶基體中形成硫化聚並吡啶分子，因此，該還原劑並不會從該硫化聚並吡啶中去除該多硫基團Sx 。
在一實施例中，經過測試，該含硫量為47%的含硫複合材料在步驟S13’去除單質硫後，得到的硫化聚並吡啶含硫量的質量百分含量小於或等於41%。
通過該步驟S13’去除單質硫，可以大大提高使用該硫化聚並吡啶的鋰離子電池的容量保持率。可以理解，該步驟S13’並不能認為是一提純除雜的步驟。由於在鋰離子電池循環的過程中，單質硫本身具有容量，因此單質硫本身就是一種電極活性物質。而該步驟S13’將該單質硫去除，雖然有可能在一定程度上降低該電極活性物質的理論容量，然而實際使鋰離子電池的容量保持率大大提高，從而使在多次循環後的鋰離子電池反而比未去除單質硫時具有更高的容量。
具體地，該步驟S13’可包括以下步驟：
S131，將該含硫複合材料放入一盛有該液相介質的容器中；
S132，通過機械攪拌或超聲振盪將該含硫複合材料在該液相介質中進行均勻分散；
S133，向該容器中加入該還原劑，並繼續機械攪拌或超聲振盪，使該還原劑溶解於該液相介質中並與該含硫複合材料進行反應；以及
S134，將得到的硫化聚並吡啶從該液相介質中分離提純。
進一步地，可在該步驟S133中加熱該液相介質，從而促進該化學反應的進行，該加熱溫度可以為90℃至150℃。
在另一實施例中，該步驟S13’可包括以下步驟：
S131’，將該含硫複合材料及該還原劑一併放入一盛有該液相介質的容器中；
S132’，通過機械攪拌或超聲振盪將該含硫複合材料在該液相介質中進行均勻分散的同時使該還原劑溶解於該液相介質中並與該含硫複合材料進行反應；以及
S133’，將得到的硫化聚並吡啶從該液相介質中分離提純。
進一步地，可在該步驟S132’中加熱該液相介質，從而促進該化學反應的進行，該加熱溫度可以為90℃至150℃。
請參閱圖2，僅將該硫化聚並吡啶作為負極活性材料，金屬鋰作為對電極，組裝鋰離子電池進行恒流充放電測試，從充放電電壓曲線可以看到，該硫化聚並吡啶在0.1V至0.25V區間具有充放電電壓平臺，該鋰離子電池在該充放電電壓下具有可逆的充放電容量，證明該硫化聚並吡啶可以作為負極活性材料使用。由於該硫化聚並吡啶在2V有放電電壓平臺，2.25V有充電電壓平臺，因此，當該硫化聚並吡啶做負極活性材料時，與該硫化聚並吡啶相配合的正極活性材料優選為高電壓正極活性材料，如通常所說的“5V正極材料”。該正極活性材料的放電電壓優選大於或等於4V（對Li+ /Li）。
另外，由於該硫化聚並吡啶在2V有放電電壓平臺，2.25V有充電電壓平臺，該硫化聚並吡啶也可以作為鋰離子電池的正極活性材料使用。
（二）硫化聚並吡啶的包覆
該導電聚合物可以選自聚噻吩、聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯、聚氧乙烯、聚並苯，聚噬吩、聚苯撐、聚苯撐乙烯和聚雙炔中的一種或多種。
該導電聚合物可通過與該硫化聚並吡啶在液相溶劑中混合的方式使導電聚合物包覆於該硫化聚並吡啶表面。
另外，該導電聚合物也可通過在該硫化聚並吡啶表面原位聚合的方式對該硫化聚並吡啶進行包覆，具體可以為將硫化聚並吡啶、導電聚合物單體、氧化劑及表面活性劑在液相介質中均勻混合，並使導電聚合物單體在該液相介質中發生聚合反應，從而在該硫化聚並吡啶表面生成該導電聚合物包覆層。
該硫化聚並吡啶在該液相介質中為固相顆粒，該導電聚合物單體、氧化劑及表面活性劑可以溶於該液相溶劑中，從而形成固液混合。另外，為了提高導電聚合物的導電性，在包覆過程中可選擇性的向液相介質中加入摻雜劑。
該硫化聚並吡啶、導電聚合物單體、氧化劑、摻雜劑及表面活性劑在該液相介質中的比例按質量計可以為硫化聚並吡啶為100份、導電聚合物單體為10～50份、氧化劑為10～500份、摻雜劑為1～80份、表面活性劑為1～10份。該導電聚合物單體可以為聚噻吩、聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯、聚氧乙烯、聚並苯，聚噬吩、聚苯撐、聚苯撐乙烯和聚雙炔所對應的單體中的至少一種。該液相介質可以為水或有機溶劑，如乙醇。該氧化劑可以為三氯化鐵、過硫酸氨及硫酸鐵中的一種或多種。該摻雜劑可以為十二烷基磺酸鈉及對甲苯磺酸鈉中的一種或多種。該表面活性劑可以為常用的陰離子、陽離子或非離子乳化劑，如聚乙烯醇。在混合過程中，可進一步對該混合物進行超聲分散或機械攪拌，使混合及聚合更加均勻。該聚合反應的反應溫度可以根據導電聚合物的材料加以確定，如10℃至60℃。
通過在該硫化聚並吡啶表面包覆導電聚合物，可以提高該硫化聚並吡啶的導電性，降低充放電過程中電池的內部阻抗，並且在硫化聚並吡啶表面形成包裹層，阻止多硫化物的溶出，提高電池的循環效率。
實施例1
將1.6g單質硫粉末與1g聚丙烯腈粉末均勻混合，在充滿氮氣的密封高壓釜中加熱至350℃並保溫2小時後冷卻，得到含硫複合材料，將該含硫複合材料放入100ml去離子水中進行超聲分散，並加入0.7g硼氫化鉀，並不斷攪拌，使硼氫化鉀完全溶解於水中並充分與該含硫複合材料反應。攪拌2小時候將水中的固體過濾，並以去離子水沖洗2次，在60℃下烘乾，得到硫化聚並吡啶。
將該硫化聚並吡啶作為正極活性材料組裝鋰離子電池。導電劑為乙炔黑，黏結劑為PVDF，對電極為金屬鋰，電解液為1mol/L LiPF6 /EC+DEC (1:1,v:v)，將該鋰離子電池進行恒流充放電循環測試，100次循環過程中每次的庫侖效率均大於99%，資料如表1所示。
實施例2
在按照如實施例1相同的方法製備硫化聚並吡啶後，將該硫化聚並吡啶放置作為負極組裝原電池，對電極為金屬鋰，在1.75V至1.7V（對Li+ /Li）進行放電反應，電流密度為20mA/g。將該原電池放電至0V，並將該硫化聚並吡啶取出，與實施例1相同的條件組裝鋰離子電池並進行恒流充放電循環性能測試，資料如表1所示。
實施例3
按照如實施例1相同的方法製備硫化聚並吡啶，並與實施例1相同的條件組裝鋰離子電池並進行恒流充放電循環性能測試，其區別僅在該開放環境下加熱該硫粉與聚丙烯腈的混合物，資料如表1所示。
實施例4
按照如實施例1相同的方法製備硫化聚並吡啶，並與實施例1相同的條件組裝鋰離子電池並進行恒流充放電循環性能測試，其區別僅在該加熱硫粉與聚丙烯腈的混合物的溫度為300℃，資料如表1所示。
實施例5
將1.6g單質硫粉末與1g聚丙烯腈粉末均勻混合，在充滿氮氣的密封高壓釜中加熱至350℃並保溫2小時後冷卻，得到含硫複合材料，將該含硫複合材料放入100ml去離子水中進行超聲分散，並加入25ml濃度為0.5mol/L的水合肼，並不斷攪拌，使水合肼充分與該含硫複合材料反應。攪拌2小時候將水中的固體過濾，並以去離子水沖洗2次，在60℃下烘乾，得到硫化聚並吡啶。與實施例1相同的條件組裝鋰離子電池並進行恒流充放電循環性能測試，資料如表1所示。
實施例6
將1.6g單質硫粉末與1g聚丙烯腈粉末均勻混合，在充滿氮氣的密封高壓釜中加熱至350℃並保溫2小時後冷卻，得到含硫複合材料。將該含硫複合材料在真空中150℃下加熱1小時，使該含硫複合材料達到恒重，得到硫化聚並吡啶。取0.2g得到硫化聚並吡啶球磨4小時，得到精細粉末放入蒸餾水中，加入0.08g吡咯，0.8g六水合氯化鐵，4mg聚乙烯醇，在60℃溫度下強力攪拌7小時，將產物中的固體離心分離，並用蒸餾水反復洗滌，得到表面包覆聚吡咯的硫化聚並吡啶。
實施例7
按照如實施例6相同的方法製備硫化聚並吡啶並包覆聚吡咯，區別僅在包覆的過程中加入0.12g十二烷基磺酸鈉作為摻雜劑。與實施例1相同的條件組裝鋰離子電池並進行恒流充放電循環性能測試，資料如表1所示。
實施例8
按照如實施例7相同的方法製備硫化聚並吡啶並包覆聚吡咯，區別僅在十二烷基磺酸鈉的加入量為0.08g。
實施例9
按照如實施例7相同的方法製備硫化聚並吡啶並包覆聚吡咯，區別僅在十二烷基磺酸鈉的加入量為0.06g，吡咯的加入量為0.04g。
將實施例6-9的表面包覆聚吡咯的硫化聚並吡啶進行傅立葉變換紅外光譜分析。請參閱圖3，曲線a為實施例6的產物、曲線b為實施例7的產物、曲線c為實施例8的產物、曲線d為實施例9的產物，其中吡咯對應的振動峰以“*”標出，=C-H基團的振動峰以“#”標出，C–N的振動峰以“&”標出。
對比例1
將1.6g單質硫粉末與1g聚丙烯腈粉末均勻混合，在充滿氮氣的密封高壓釜中加熱至350℃並保溫2小時後冷卻，得到含硫複合材料。將該含硫複合材料作為正極活性材料，通過與實施例1相同的條件組裝鋰離子電池，進行恒流充放電循環測試，資料如表1所示。
表1
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
無
無

Claims (11)

  1. 一種鋰離子電池電極活性物質，包括硫化聚並吡啶及包覆於該硫化聚並吡啶表面的導電聚合物，該硫化聚並吡啶包括聚並吡啶基體及分散在該聚並吡啶基體中的硫。
  2. 如請求項第1項所述的鋰離子電池電極活性物質，其中，該硫為單質硫或多硫基團Sx ，x=1~8，該多硫基團與該聚並吡啶基體通過共價鍵結合，該單質硫為均勻分散在該聚並吡啶基體中的單質硫粒子，每個單質硫粒子為一個硫分子S8 或硫原子簇Sx 。
  3. 如請求項第1項所述的鋰離子電池電極活性物質，其中，該導電聚合物為聚噻吩、聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯、聚氧乙烯、聚並苯，聚噬吩、聚苯撐、聚苯撐乙烯和聚雙炔中的一種或多種。
  4. 一種鋰離子電池電極活性物質的製備方法，其包括：
    製備硫化聚並吡啶，包括：
    將單質硫與聚丙烯腈混合，形成一混合物；
    在真空或保護氣氛中250℃至500℃溫度範圍燒結該混合物，得到一含硫複合材料；及
    從該含硫複合材料中至少部分去除所述燒結步驟中未反應的單質硫；以及
    將導電聚合物包覆於該硫化聚並吡啶表面。
  5. 如請求項第4項所述的鋰離子電池電極活性物質的製備方法，其中，該燒結的步驟為在密閉環境的保護氣氛中在320℃至400℃溫度範圍燒結該混合物。
  6. 如請求項第4項所述的鋰離子電池電極活性物質的製備方法，其中，該至少部分去除所述燒結步驟中未反應的單質硫的步驟為在真空中將該含硫複合材料加熱至單質硫的昇華溫度以上。
  7. 如請求項第4項所述的鋰離子電池電極活性物質的製備方法，其中，該至少部分去除所述燒結步驟中未反應的單質硫的步驟為將該含硫複合材料在液相介質中與單質硫的還原劑反應。
  8. 如請求項第7項所述的鋰離子電池電極活性物質的製備方法，其中，該單質硫的還原劑為硼氫化鉀或水合肼。
  9. 如請求項第4項所述的鋰離子電池電極活性物質的製備方法，其中，該單質硫與聚丙烯腈的質量比為1:2至10:1。
  10. 如請求項第4項所述的鋰離子電池電極活性物質的製備方法，其中，該導電聚合物包覆於該硫化聚並吡啶表面的步驟為將硫化聚並吡啶、導電聚合物單體、氧化劑及表面活性劑在液相介質中均勻混合，並使導電聚合物單體在該液相介質中發生聚合反應，從而在該硫化聚並吡啶表面原位聚合，生成導電聚合物包覆層。
  11. 如請求項第10項所述的鋰離子電池電極活性物質的製備方法，其中，在該均勻混合的過程中進一步加入摻雜劑。
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