[发明专利]在高性能锂/硫电池中作为硫固定剂的氧化石墨烯

权利要求书

1.物质组合物，所述组合物包括：

氧化石墨烯-硫(GO-S)纳米复合材料，其中，GO还含有多个官能团并且S与碳原子键合。

2.根据权利要求1所述的物质组合物，其中，所述多个官能团包括至少一个选自由环氧桥、羟基、苯酚基团和羰基组成的组的官能团。

3.一种电极，所述电极包括：

氧化石墨烯-硫(GO-S)纳米复合材料，其中，所述GO-S纳米复合材料还含有多个官能团并且S与碳原子键合。

4.根据权利要求3所述的电极，其中，所述电极为阴极。

5.根据权利要求3所述的电极，其中，所述多个官能团包括至少一个选自由环氧桥、羟基、苯酚基团和羰基组成的组的官能团。

6.一种电池，所述电池包括：

氧化石墨烯-硫(GO-S)纳米复合材料阴极，其中，所述GO-S纳米复合材料还含有多个官能团并且S与碳原子键合；

隔膜；

阳极；和

电解质。

7.根据权利要求6所述的电池，其中，所述隔膜为多孔聚丙烯。

8.根据权利要求7所述的电池，其中，所述多孔聚丙烯为Celgard 3501。

9.根据权利要求6所述的电池，其中，所述电解质为基于离子液体的电解质。

10.根据权利要求9所述的电池，其中，所述电解质为PYR₁₄TFSI-LiTFSI-PEGDME。

11.根据权利要求6所述的电池，其中，所述电解质为LiTFSI-PEGDME。

12.根据权利要求6所述的电池，其中，所述氧化石墨烯-硫(GO-S)纳米复合材料阴极还包括炭黑和聚偏二氟乙烯(PVDF)。

13.根据权利要求6所述的电池，其中，所述氧化石墨烯-硫(GO-S)纳米复合材料阴极包括相应地70：20：10重量比的GO-S纳米复合材料、炭黑和聚偏二氟乙烯(PVDF)。

14.根据权利要求12所述的电池，其中，所述阴极还包括铝基材。

15.根据权利要求6所述的电池，其中，所述多个官能团包括至少一个选自由环氧桥、羟基、苯酚基团和羰基组成的组的官能团。

16.一种制备氧化石墨烯-硫(GO-S)纳米复合材料的方法，所述方法包括：

提供氧化石墨烯(GO)分散体；

向所述GO分散体中加入多硫化钠(Na₂S_x)溶液以形成共混的溶液；

向HCOOH溶液中滴定该GO/Na₂S_x共混的溶液以形成沉淀物；以及

利用在指定的气体流速下的流动气体，在密封容器中以指定的时间和温度对该沉淀物进行热处理。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述流动气体为氩气。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述气体流速为200cc S^-1。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述温度为155℃。

20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述时间为12小时。

21.根据权利要求16所述的方法，其中，在5重量％表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的存在下，将所述Na₂S_x溶液加入到所述GO分散体中。

22.根据权利要求16所述的方法，其中，制备所述多硫化钠(Na₂S_x)溶液：通过在已装有蒸馏水的烧瓶中加入Na₂S，以形成Na₂S溶液，随后在该Na₂S溶液中悬浮单质S，其中，调节Na₂S和单质S的比率，以确定在Na₂S_x中x的值。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，经所述热处理后有50-90重量％的S掺入到所述GO中。