一种三维硫掺杂石墨烯/硫复合材料电极片的制备方法.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CN105762331A(43)申请公布日2016.07.13(21)申请号201610095298.8(22)申请日2016.02.21(71)申请人钟玲珑地址518057广东省深圳市南山区南山大道3128号中山苑6-604(72)发明人钟玲珑肖丽芳(51)Int.Cl.H01M4/1393(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种三维硫掺杂石墨烯/硫复合材料电极片的制备方法(57)摘要本发明提供一种三维硫掺杂石墨烯/硫复合材料电极片的制备方法，包括以下几个步骤：步骤（1）：将氧化石墨与二硫化苯混合研磨，然后放入氮气保护马弗炉内反应，反应完后自然冷却到室温，得到硫掺杂石墨烯；步骤（2）：将聚丙烯腈、硫掺杂石墨烯和氧化石墨加入到N-甲基吡咯烷酮中，超声反应，然后混合浆料涂覆到铝箔上，干燥得到电极片；步骤（3）：将得到的电极片放入惰性气体保护的马弗炉内，缓慢升温到400-500℃，自然冷却；步骤（4）：将步骤（3）得到的电极片完全插入Na2S2O3溶液中，然后向溶液中缓慢的滴加盐酸，干燥后得到正极片。本发明制备的电极片可直接用于锂硫电池的正极，不需要再添加导电剂和粘结剂，大大降低了电极的成本。CN105762331ACN105762331A权利要求书1/1页1.一种三维硫掺杂石墨烯/硫复合材料电极片的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤（1）：将氧化石墨与二硫化苯混合研磨，然后放入800-1200℃的氮气保护马弗炉内反应20-120分钟，反应完后自然冷却到室温，得到硫掺杂石墨烯；步骤（2）：将聚丙烯腈、硫掺杂石墨烯和氧化石墨加入到N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀后超声反应30-120分钟，然后混合浆料涂覆到铝箔上，真空干燥得到电极片；步骤（3）：将得到的电极片放入惰性气体保护的马弗炉内，以3-5℃/min的速度缓慢升温到400-500℃，反应30-60分钟，自然冷却；步骤（4）：将步骤（3）得到的电极片完全插入Na2S2O3溶液中，静止30-60分钟，然后向溶液中缓慢的滴加盐酸，直到溶液PH=6.5~7.5拿出电极片，干燥后得到正极片。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中氧化石墨和二硫化苯质量比为1:0.8-1:2。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）聚丙烯腈、硫掺杂石墨烯、氧化石墨的质量比为1:0.7-0.9:0.1-0.3。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中反应温度为400-500℃。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Na2S2O3溶液的质量浓度为0.5-2mol/L。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中盐酸的浓度为1mol/L。2CN105762331A说明书1/4页一种三维硫掺杂石墨烯/硫复合材料电极片的制备方法技术领域[0001]本发明涉及纳米材料合成，特别涉及一种锂硫电池正极材料的制备方法。背景技术[0002]锂硫电池是以金属锂为负极，单质硫为正极的电池体系。锂硫电池的具有两个放电平台（约为2.4V和2.1V），但其电化学反应机理比较复杂。锂硫电池具有比能量高（2600Wh/kg）、比容量高（1675mAh/g）、成本低等优点，被认为是很有发展前景的新一代电池。但是目前其存在着活性物质利用率低、循环寿命低和安全性差等问题，这严重制约着锂硫电池的发展。造成上述问题的主要原因有以下几个方面：（1）单质硫是电子和离子绝缘体，室温电导率低（5×10-30S·cm-1），由于没有离子态的硫存在，因而作为正极材料活化困难；（2）在电极反应过程中产生的高聚态多硫化锂Li2S（8＞nn≥4）易溶于电解液中，在正负极之间形成浓度差，在浓度梯度的作用下迁移到负极，高聚态多硫化锂被金属锂还原成低聚态多硫化锂。随着以上反应的进行，低聚态多硫化锂在负极聚集，最终在两电极之间形成浓度差，又迁移到正极被氧化成高聚态多硫化锂。这种现象被称为飞梭效应，降低了硫活性物质的利用率。同时不溶性的Li2S和Li2S2沉积在锂负极表面，更进一步恶化了锂硫电池的性能；（3）反应最终产物Li2S同样是电子绝缘体，会沉积在硫电极上，而锂离子在固态硫化锂中迁移速度慢，使电化学反应动力学速度变慢；（4）硫和最终产物Li2S的密度不同，当硫被锂化后体积膨胀大约79%，易导致Li2S的粉化，引起锂硫电池的安全问题。上述不足制约着锂硫电池的发展，这也是目前锂硫电池研究需要解决的重点问题。[0003]发明内容[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种三维硫掺杂石墨烯/硫复合材料电极片的制备方法，三维的石墨烯包覆硫纳米颗粒，改善硫的导电性，而且能够阻止放电产物多硫化