聚乙烯吡咯烷酮修饰石墨烯包覆的硫/多孔碳复合正极材料及其制备方法

摘要

聚乙烯吡咯烷酮修饰石墨烯包覆的硫/多孔碳复合材料及其制备方法，它涉及用于锂-硫二次电池正极材料的硫/碳复合材料及其制备方法。本发明是要解决现有的锂-硫电池正极材料石墨烯包覆的含硫复合材料的电化学性能低的技术问题。本发明的聚乙烯吡咯烷酮修饰石墨烯包覆的硫/多孔碳复合材料是在硫/多孔碳复合材料颗粒的外表面均匀包覆聚乙烯吡咯烷酮修饰石墨烯片层，并在颗粒之间形成石墨烯导电网络，具备分级核-壳结构。制法：将硫/多孔碳复合材料加入到聚乙烯吡咯烷酮修饰的石墨烯浆料中混合包覆制得。该正极材料具备高比容量、长循环寿命和良好的高倍率性能。

主权项

聚乙烯吡咯烷酮修饰石墨烯包覆的硫/多孔碳复合材料，其特征在于该材料是在硫/多孔碳复合材料颗粒的外表面均匀包覆聚乙烯吡咯烷酮修饰石墨烯片层，并在聚乙烯吡咯烷酮修饰石墨烯包覆的硫/多孔碳复合材料颗粒之间形成石墨烯导电网络；该聚乙烯吡咯烷酮修饰石墨烯包覆的硫/多孔碳复合材料具备分级核‑壳结构，硫/多孔碳复合材料为内核，聚乙烯吡咯烷酮修饰石墨烯则均匀包覆在硫/多孔碳复合材料颗粒的外表面成为保护外壳，并且聚乙烯吡咯烷酮同时吸附在石墨烯和硫/多孔碳复合材料中多孔碳的表面，在石墨烯和硫/多孔碳复合材料之间建立固定连结点，使硫/多孔碳复合材料被固定在由石墨烯形成的“半笼”中；硫、多孔碳、聚乙烯吡咯烷酮和石墨烯包覆层的质量比为1:(0.02～20):(0.001～0.5):(0.02～20)；其中，硫/多孔碳复合材料是硫分散在多孔碳材料的表面上及孔隙中形成的，多孔碳由活性炭、石墨烯、炭黑、碳纳米管、模板多孔碳、碳纤维、碳气凝胶、碳化物衍生碳中的一种或其中几种组成；聚乙烯吡咯烷酮修饰石墨烯是聚乙烯吡咯烷酮通过长的聚乙烯碳链吸附在石墨烯表面形成的石墨烯衍生材料。