一种锂硫电池碳纤维增强三维石墨烯-硫正极材料的制备方法和正极的制备方法

摘要

一种锂硫电池碳纤维增强三维石墨烯‑硫正极材料的制备方法和正极的制备方法，它涉及锂硫电池正极材料的制备方法和正极的制备方法。本发明是要解决现有的石墨烯‑硫电极的面积比容量低、倍率性能差的技术问题。本发明的正极材料是单质硫分散在碳纤维改性海绵状石墨烯内部的孔洞之中。制法：碳纤维加入到氧化石墨烯分散液的混合液，水热合成后得到水凝胶，冷冻干燥，得到碳纤维改性三维海绵状石墨烯；将其切成薄片，并将单质硫洒在薄片表面，放入真空罐中，加热处理后，得到锂硫电池碳纤维增强三维石墨烯‑硫正极材料。将正极材料切片后，压制，得到正极。该电极材料的面积比容量达到10mAh/cm²，可用于锂离子电池中。

主权项

一种锂硫电池碳纤维增强三维石墨烯‑硫正极材料的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：一、分别称取碳纤维、石墨烯和单质硫，将碳纤维、石墨烯和单质硫的质量总和计为M，其中单质硫的质量占M的40％～85％，碳纤维的质量的质量占M的2％～8％，石墨烯的的质量占M的7％～58％；先将石墨烯氧化后，加入水中搅拌均匀，得到氧化石墨烯分散液；再将碳纤维加入到氧化石墨烯分散液中，搅拌，得混合液；其中氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的浓度为3.0～5.0mg/ml；二、将混合液转移到水热釜中，在温度为180～200℃的条件下水热反应18～20h后，得到碳纤维改性三维海绵状石墨烯水凝胶；再将碳纤维改性三维海绵状石墨烯水凝胶进行冷冻干燥，得到碳纤维改性三维海绵状石墨烯；三、将碳纤维改性三维海绵状石墨烯切成薄片，并将单质硫均匀地洒在薄片表面，放入真空罐中，在真空度为10^‑5～1kPa的条件下加热至155～160℃并保持2～5h，得到锂硫电池碳纤维增强三维石墨烯‑硫正极材料。