[发明专利]一种基于垂直取向石墨烯的二次电池复合正极

权利要求书

1.一种二次铝电池用复合正极，包括：

(a)垂直取向石墨烯，其特征在于，所述取向石墨烯垂直生长于导电基底材料上；

(b)聚丙烯腈；和

(c)硫。

2.如权利要求1所述的复合正极，其特征在于，所述导电基底材料包括但不限于碳纤维、石墨、玻态碳、钛、镍、不锈钢、铁、铜、锌、铅、锰、镉、金、银、铂、钽、钨、导电塑料、导电橡胶或高掺杂硅等金属或非金属。

3.如权利要求1所述的复合正极，其特征在于，所述聚丙烯腈均匀包覆于垂直取向石墨烯表面，形成垂直取向石墨烯-聚丙烯腈复合材料，并以此作为复合电极的导电骨架。

4.如权利要求1所述的复合正极，其特征在于，所述硫通过热处理的方式以纳米尺寸均匀负载于导电骨架表面及空隙中。

5.如权利要求1所述的复合正极，其特征在于，包含70~30 wt%导电骨架，30~70 wt%硫。

6.权利要求1所述的复合正极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，垂直取向石墨烯的制备：通过等离子体增强化学气相沉积在导电基底表面生长垂直取向石墨烯；

步骤2，包覆聚丙烯腈：配置二甲基亚砜和水（质量比为1:1）的混合溶液，加入20wt%丙烯腈，引发剂过硫酸铵，将制备好的垂直取向石墨烯置于其中，在氮气保护下持续搅拌并升温至50℃，保温一段时间后取出产物，洗涤烘干制成垂直取向石墨烯-聚丙烯腈复合材料；

步骤3：复合硫：将制备好的垂直取向石墨烯-聚丙烯腈复合材料与单质硫按一定比例放入管式炉中，在惰性气体保护下加热至100~500℃得到复合正极；或者将单质硫加热至熔融态，在惰性气体保护下将制备好的垂直取向石墨烯-聚丙烯腈复合材料放入其中，保持5~10h后取出放入烘箱中干燥，形成复合正极。

7.一种二次铝电池，包括：

(a) 权利要求1中所述的复合正极；

(b) 含铝负极活性材料；

(c) 非水含铝电解液。