[发明专利]一种锂硫电池正极材料的制备方法

摘要

本发明为一种锂硫电池正极材料的制备方法。该方法通过将氧化石墨烯溶液和二氧化硅分散液混合后加入碳酸氢铵，再通过球磨和热熔融法掺硫的工艺制备硫/氮掺杂多孔石墨烯复合锂硫电池正极材料。本发明克服了现有技术制备的锂硫电池正极材料中硫的有效负载量低，多硫化物“穿梭效应”明显，锂硫电池的体积膨胀效应显著以及电池的电化学性能不稳定的缺陷。

主权项

一种锂硫电池正极材料的制备方法，其特征为该方法包括以下步骤第一步，制备氧化石墨烯：配制1～10mg/mL的氧化石墨烯水溶液；第二步，制备氮掺杂多孔石墨烯：将溶液A、溶液B混合得到混合分散液C，再将碳酸氢氨加入到混合分散液C中，得到混合分散液D，并利用超声波分散仪对该混合分散液D进行超声分散1～5h，得到含有氮源碳酸氢氨的氧化石墨烯‑二氧化硅均匀混合的悬浊液，将其放在有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在100‑200℃下水热还原6‑24小时；将反应得到的产品用去离子水洗涤后，进行真空干燥处理，得到的氮掺杂石墨烯‑二氧化硅复合材料；然后将其放入氢氟酸中浸泡6～24h，即制得氮掺杂多孔石墨烯；其中，溶液A为浓度为1～10mg/mL氧化石墨烯溶液，溶液B为浓度为1～100mg/mL、微球的直径为10～300nm的二氧化硅分散液；体积比为溶液A：溶液B=1:1～3；每10～50mL混合分散液C中加入0.1～0.5g碳酸氢氨；第三步，制备硫/氮掺杂多孔石墨烯复合结构锂硫电池正极材料：将第二步制得的多孔氮掺杂石墨烯和纯相纳米硫粉放入球磨罐内，使用行星式球磨机混合处理3～5h，将球磨后得到的混合物放入氮气保护下的管式炉中，在100～200℃下热处理8～24h，得到硫/多孔氮掺杂石墨烯复合锂硫电池正极材料；其中，质量比多孔氮掺杂石墨烯：纯相纳米硫粉=1∶3～10。