[發明專利]硫化的富含聚硫醇的鋰硫電池正極復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810207875.7
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108448086B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 金波;李歡;趙明;蔣青
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/60;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 朱世林

1.一種硫化的富含聚硫醇的鋰硫電池正極復合材料制備方法，其特征在于：具體制備步驟如下：

(1)制備氧化石墨烯：制備體積比為9:1的硫酸/磷酸混合液，控制溫度在35-40攝氏度，將1.0-4.5克石墨片和6.0-24.0克高錳酸鉀的混合物緩慢加入到配好的酸溶液中，攪拌8-24小時；冷卻反應至室溫，加入3-15毫升雙氧水使溶液變黃；離心1-6分鐘后加100-800毫升乙醇、70-400毫升濃鹽酸和70-400毫升水；再經多次離心后，測得pH值為6-7，接近中性，每次離心前需清洗加水，最后的濃縮膠體放入容器中待用；

(2)將5-30毫升步驟(1)所得到的氧化石墨烯加入到含有磁子的圓底燒瓶中，加入20-70毫升去離子水，然后加入0.2-1.0克L-半胱氨酸鹽酸鹽，完全溶解后，用稀釋的氨水調節pH值至中性，然后在60-120攝氏度下回流8-14小時，冷卻后，抽濾，去離子水洗滌，而后經冷凍干燥，得到富含聚硫醇的還原氧化石墨烯；

(3)將步驟(2)得到的富含聚硫醇的還原氧化石墨烯0.05-0.25克與0.3-1.2克升華硫經研磨混合后，加入到50毫升聚四氟乙烯內襯的反應釜中，在140-165攝氏度下受惰性氣體保護，進行熔融擴散6-20小時；然后，升高溫度至170-245攝氏度，保持8-20小時，冷卻后即可得到硫化的富含聚硫醇的還原氧化石墨烯復合材料。

2.如權利要求1所述復合材料制備方法，其特征在于：

所述控制溫度是通過向溶液中加冰塊對燒杯進行冰水浴來控制溫度；所述多次離心為：離心1-3次，每次分別為5、10、15分鐘，第4-6次，每次20分鐘，第7-10次，每次為25分鐘，離心轉速為12000轉。

3.如權利要求1或2所述的復合材料制備方法，其特征在于：

(1)制備氧化石墨烯：制備體積比為9:1的硫酸/磷酸混合液，控制溫度在35-40攝氏度，將3.0克石墨片和18.0克高錳酸鉀的混合物緩慢加入到配好的酸溶液中，攪拌12小時；冷卻反應至室溫，加入9毫升雙氧水使溶液變黃；離心3分鐘后加400毫升乙醇、200毫升濃鹽酸和200毫升水；再經多次離心后，測得pH值為6-7，接近中性，每次離心前需清洗加水，最后的濃縮膠體放入容器中待用；

(2)將20毫升步驟(1)所得到的氧化石墨烯加入到含有磁子的圓底燒瓶中，加入50毫升去離子水，然后加入0.5克L-半胱氨酸鹽酸鹽，完全溶解后，用稀釋的氨水調節pH值至中性，然后在90攝氏度下回流12小時，冷卻后，抽濾，去離子水洗滌，而后經冷凍干燥，得到富含聚硫醇的還原氧化石墨烯；

(3)將步驟(2)得到的富含聚硫醇的還原氧化石墨烯0.2克與0.8克升華硫經研磨混合后，加入到50毫升聚四氟乙烯內襯的反應釜中，在155攝氏度下受惰性氣體保護，進行熔融擴散12小時；然后，升高溫度至185攝氏度，保持10小時，冷卻后即可得到硫化的富含聚硫醇的還原氧化石墨烯復合材料。

4.如權利要求1或2所述的復合材料制備方法，其特征在于：

(1)制備氧化石墨烯：制備體積比為9:1的硫酸/磷酸混合液，控制溫度在35-40攝氏度，將1.0克石墨片和10.0克高錳酸鉀的混合物緩慢加入到配好的酸溶液中，攪拌10小時；冷卻反應至室溫，加入3毫升雙氧水使溶液變黃；離心2分鐘后加200毫升乙醇、140毫升濃鹽酸和140毫升水；再經多次離心后，測得pH值為6-7，接近中性，每次離心前需清洗加水，最后的濃縮膠體放入容器中待用；

(2)將10毫升步驟(1)所得到的氧化石墨烯加入到含有磁子的圓底燒瓶中，加入35毫升去離子水，然后加入0.2克L-半胱氨酸鹽酸鹽，完全溶解后，用稀釋的氨水調節pH值至中性，然后在60攝氏度下回流10小時，冷卻后，抽濾，去離子水洗滌，而后經冷凍干燥，得到富含聚硫醇的還原氧化石墨烯；

(3)將步驟(2)得到的富含聚硫醇的還原氧化石墨烯0.1克與0.35克升華硫經研磨混合后加入到50毫升聚四氟乙烯內襯的反應釜中，在165攝氏度下受惰性氣體保護，進行熔融擴散10小時；然后，升高溫度至200攝氏度，保持8小時，冷卻后即可得到硫化的富含聚硫醇的還原氧化石墨烯復合材料。