一种中空石墨烯球/硫复合材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106025231A(43)申请公布日2016.10.12(21)申请号201610561627.3B82Y30/00(2011.01)(22)申请日2016.07.18(71)申请人扬州大学地址225009江苏省扬州市大学南路88号(72)发明人刁国旺吴震王彦婷王伟陈晨李科伦廖云云倪鲁彬(74)专利代理机构扬州市锦江专利事务所32106代理人江平(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/587(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种中空石墨烯球/硫复合材料的制备方法(57)摘要一种中空石墨烯球/硫复合材料的制备方法，属于化学电池技术领域，正硅酸四乙酯的乙醇溶液与氨水的乙醇溶液、氨水混合反应后，取得二氧化硅纳米球；将二氧化硅纳米球和十六烷基三甲基溴化铵分散于去离子水中，再加入氧化石墨烯水溶液，搅拌反应后离心，取固相洗涤、干燥后置于真空管式炉中进行高温还原后，再加入HF水溶液进行腐蚀反应，取得中空石墨烯球；最后将中空石墨烯球和硫混合进行热熔融挥硫反应，取得中空石墨烯/硫复合材料。本发明生产成本较低，制成的产品有利于形成导电网络，提高导电性。CN106025231ACN106025231A权利要求书1/1页1.一种中空石墨烯球/硫复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1）将第一正硅酸四乙酯的乙醇溶液与氨水的乙醇溶液混合进行搅拌反应，反应结束后加入氨水，再反应后再加入第二正硅酸四乙酯的乙醇溶液继续反应至反应结束，经离心取固相洗涤，取得二氧化硅纳米球；2）制备中空石墨烯球：超声条件下，将二氧化硅纳米球和十六烷基三甲基溴化铵分散于去离子水中，取得分散均匀的混合体系；再向混合体系中加入氧化石墨烯水溶液，搅拌条件下进行反应，反应结束后离心，取固相洗涤、干燥后置于真空管式炉中进行高温还原，然后再加入HF水溶液进行腐蚀反应，反应结束后离心，取固相洗涤、干燥，取得中空石墨烯球；3）制备中空石墨烯/硫复合材料：将中空石墨烯球和硫混合进行热熔融挥硫反应，取得中空石墨烯/硫复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤1）中，正硅酸四乙酯和氨水的混合体积比为0.36∶1。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述步骤1）中，所述第一正硅酸四乙酯的乙醇溶液由体积比为1∶27.5的正硅酸四乙酯和无水乙醇混合组成；所述氨水的乙醇溶液由体积比为1∶4.4的氨水和无水乙醇混合组成；所述第二正硅酸四乙酯的乙醇溶液由体积比为1∶44的正硅酸四乙酯和无水乙醇混合组成。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤1）中，所述离心的转速为7000r/min，洗涤时转速为6000r/min。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤2）中，所述二氧化硅纳米球和十六烷基三甲基溴化铵的投料质量比为1∶1.25～1.5。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤2）中，所述氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的浓度为4mg/mL，氧化石墨烯和二氧化硅纳米球的质量比为1∶1.3～2。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤2）中，所述高温还原的条件为：以氩气作为保护气，以5℃/min的升温速率将环境温度升温到1000℃，恒温2h进行反应。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤2）所用HF水溶液的质量浓度为5%。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤3）中，所述空石墨烯球和硫混合的质量比为1∶4。10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤3）中进行热熔融挥硫的温度条件为155℃，反应时间为20h。2CN106025231A说明书1/4页一种中空石墨烯球/硫复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于化学电池技术领域，具体涉及可作为锂硫正极材料的一种中空石墨烯球/硫复合材料的制备方法。背景技术[0002]能源是维持社会发展的基本要素之一。在人类进行工业革命之前，能源的需求并非那么迫切。而在工业革命之后，对于能源的所求愈发严重。如今，随着人类社会和生产力的发展，能源问题已成为一个世界性的首要问题，同时也引发了各国政府和科研人员的广泛关注。应对能源问题，目前解决途径大体分为三类，其一为开发利用新的可利用的能源，如太阳能、风能、地热能等。其二为减少能源使用，节约不可再生能源。其三则为提高现有能源利用效率，减少能量损失。[0003]锂硫电池的比循环大小和使用寿命的影响因素主要是正极复合材料。因此，寻找并开发新的锂硫电池正极材料已是亟需解决的问题[5]。单质硫由于低毒性，低成本