[发明专利]基于打孔还原氧化石墨烯的锂硫电池

权利要求书

1.基于打孔还原氧化石墨烯的锂硫电池，其特征在于，以金属锂片为负极，以打孔还原氧化石墨烯为自支撑材料，作为正极，以Celgard 2400为隔膜；负极电解液为1,3-二氧戊环和乙二醇二甲醚的混合溶液，其中1,3-二氧戊环和乙二醇二甲醚为等体积比，溶质双三氟甲烷磺酰亚胺锂的浓度为1mol/L，LiNO₃的质量百分数为4wt％；正极电解液为1,3-二氧戊环和乙二醇二甲醚的混合溶液，其中1,3-二氧戊环和乙二醇二甲醚为等体积比，溶质双三氟甲烷磺酰亚胺锂的浓度为1mol/L，LiNO₃的质量百分数为4wt％，Li₂S₆的浓度为0.2—0.5mol/L；

打孔还原氧化石墨烯按照下述步骤进行：将Hummers法制备氧化石墨烯分散液置于水热釜中并加入过氧化氢的水溶液，升温至160—200摄氏度保温1—6小时，以进行水热反应，在反应中氧化石墨烯实现还原和自组装成为圆柱形三维石墨烯材料，过氧化氢在圆柱形三维石墨烯材料上实现打孔；在水热反应结束后，经去离子水洗涤和冻干后即可，经过氧化氢打孔和冻干后石墨烯材料的比表面积为1500—1600m²/g，在石墨烯材料上形成介孔和微孔并且在0.6–5.0nm范围内有较广的孔径分布。

2.根据权利要求1所述的基于打孔还原氧化石墨烯的锂硫电池，其特征在于，使用冻干机进行冻干，时间为10—15小时，优选12—15小时。

3.根据权利要求1所述的基于打孔还原氧化石墨烯的锂硫电池，其特征在于，升温至180—200摄氏度保温3—5小时，以进行水热反应。

4.根据权利要求1所述的基于打孔还原氧化石墨烯的锂硫电池，其特征在于，使用马弗炉对水热釜进行加热，自室温20—25摄氏度，以每分钟1—5摄氏度的速度进行升温。

5.根据权利要求1所述的基于打孔还原氧化石墨烯的锂硫电池，其特征在于，氧化石墨烯与过氧化氢的质量比为45：(1—5.5)，优选45：(3—5)。

6.根据权利要求1所述的基于打孔还原氧化石墨烯的锂硫电池，其特征在于，以打孔还原氧化石墨烯为自支撑材料，作为正极：将制备的打孔三维石墨烯进行切割，称重至3—5mg，随后将切割所得的柱体用油压机压制成为0.5mm厚的圆片，用于自支撑正极材料。

7.根据权利要求1所述的基于打孔还原氧化石墨烯的锂硫电池，其特征在于，正极电解液按照下述步骤进行制备：将经干燥处理的升华硫和无水Li₂S粉末放入含有1,3-二氧戊环(DOL)和乙二醇二甲醚(DME)体积比1:1的电解液中，电解液中双三氟甲烷磺酰亚胺锂的浓度为1mol/L，LiNO₃的质量百分数为4wt％，在室温20—25摄氏度下磁力搅拌40—60小时得到。

8.根据权利要求1所述的基于打孔还原氧化石墨烯的锂硫电池，其特征在于，在石墨烯材料上形成的介孔和微孔结构能够有效吸附多硫化锂，从而有效抑制其在正极与负极之间的穿梭，经过100圈测试，库伦效率维持在1.0，放电比容量维持在1400以上。