[发明专利]一种石墨烯/硫正极片的电化学制备方法

说明书

本发明公开的石墨烯/硫正极片的电化学制备方法，包括将Na₂S₂O₃·5H₂O与氧化石墨烯(GO)混匀；将盐酸逐滴加入Na₂S₂O₃·5H₂O/GO混合分散液得到S/GO混合分散液；将泡沫镍裁剪并预处理后浸入S/GO混合分散液中超声处理得到负有S/GO的泡沫镍；以泡沫镍为工作电极，将氧化石墨烯/硫电化学沉积于泡沫镍，同时氧化石墨烯被还原得到电化学还原氧化石墨烯/硫/泡沫镍复合材料，去离子水冲洗并冷冻干燥后得到锂硫电池正极极片。本发明提供了一种电化学覆硫方法，所得电化学还原氧化石墨烯/硫/泡沫镍复合材料可直接作为锂硫电池正极片，有利于提高锂硫电池的正极片的完整性，同时提高正极材料总体导电性。

技术领域

本发明属于锂硫电池技术领域，具体涉及一种石墨烯/硫正极片的电化学制备方法。

背景技术

锂硫电池具有高比能量(2600Wh kg^-1)、高比容量(1675mAh g^-1)、低成本等优点，被认为是极具开发潜力的下一代二次电池。但目前其存在着活性物质利用率低和循环寿命差等问题，制约着锂硫电池的发展。造成上述问题的主要原因是活性物质硫与放电产物硫化锂是电子绝缘体；充放电中间产物多硫化锂易脱离正极造成活性物质损失。因此，通常选用对多硫化物有束缚作用的高导电性材料来负载硫，硫在载体材料上的分布与附着性直接影响着硫的利用率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯/硫正极片的电化学制备方法，提高了锂硫电池活性物质硫的利用率。

本发明所采用的技术方案是：一种石墨烯/硫正极片的电化学制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将研磨后的五水硫代硫酸钠加入氧化石墨烯分散液，并搅拌溶解和超声，得到五水硫代硫酸钠/氧化石墨烯混合分散液；

步骤2：将盐酸逐滴加入步骤1中得到的五水硫代硫酸钠/氧化石墨烯混合分散液，同时保持磁力搅拌至反应生成的二氧化硫完全挥发，得到氧化石墨烯/硫混合分散液；

步骤3：将泡沫镍依次在丙酮、盐酸、去离子水和无水乙醇中超声清洗，最后用冷风吹干；

步骤4：将步骤3中得到的泡沫镍浸入步骤2中得到氧化石墨烯/硫混合分散液中超声处理；

步骤5：以步骤4中得到的泡沫镍为工作电极，在步骤2中得到的氧化石墨烯/硫混合分散液中将氧化石墨烯/硫通过电化学法沉积于泡沫镍，氧化石墨烯同时被电化学还原得到电化学还原氧化石墨烯/硫/泡沫镍复合材料，最后用去离子水冲洗并冷冻干燥即得。

本发明的特点还在于，

步骤1中超声的时间为1～1.5h。

步骤2中得到的氧化石墨烯/硫混合分散液中硫与氧化石墨烯的质量比为6～7：4～3。

步骤2中盐酸与五水硫代硫酸钠反应生成的氯化钠浓度为0.20～0.25mol L^-1。

步骤3中泡沫镍为圆片形且直径为12.5mm，厚度为0.5mm。

步骤3中每步超声时间均为15min。

步骤4中的超声时间为10～20min。

步骤5中电化学法为恒电位法，电位为-1.0～-1.4V，沉积时间为1～3h。