[发明专利]一种石墨烯改性锂硫电池正极活性材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯改性锂硫电池正极活性材料，它是由下述重量份的原料组成的：硬脂酸钙2‑4、高锰酸钾10‑14、石墨烯20‑30、单质硫46‑50、2‑丁氧基乙醇4‑7、氰乙基纤维素3‑4、炭黑26‑30、马来酸酐20‑25、过硫酸铵0.3‑0.4。本发明首先将石墨烯氧化处理，分散到氰乙基纤维素的氯仿溶液中，然后以此为溶剂，以马来酸酐为单体进行聚合，之后将聚合物溶液分散到含有活化炭黑的水溶液中，聚酸酐水解后与2‑丁氧基乙醇共混酯化，促进了各原料间的结合强度。

技术领域

本发明属于锂电池领域，具体涉及一种石墨烯改性锂硫电池正极活性材料及其制备方法。

背景技术

锂硫电池是锂电池的一种，具有重量轻、容量大、无记忆效应等优点，锂硫电池的比能量远高于商业上广泛应用的锂离子电池。锂硫电池是以硫元素作为电池正极,金属锂作为负极的一种锂电池。单质硫在地球中储量丰富，具有价格低廉、环境友好等特点；

近年来，为了提高活性物质硫的利用率，限制多硫化锂的溶解以及电池循环性能差的问题，研究者在电解质及复合正极材料改性等方面进行了大量探索研究。然而由于硫作为不导电的物质，导电性非常差，不利于电池的高倍率性能。

本发明的目的在于提供石墨烯改性锂硫电池正极活性材料，提高成品材料的力学和导电稳定性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种石墨烯改性锂硫电池正极活性材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种石墨烯改性锂硫电池正极活性材料，它是由下述重量份的原料组成的：

硬脂酸钙2-4、高锰酸钾10-14、石墨烯20-30、单质硫46-50、2-丁氧基乙醇4-7、氰乙基纤维素3-4、炭黑26-30、马来酸酐20-25、过硫酸铵0.3-0.4。

一种石墨烯改性锂硫电池正极活性材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取过硫酸铵，加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀；

（2）取氰乙基纤维素，加入到其重量3-4倍的氯仿中，搅拌均匀，加入棕榈蜡，升高温度为50-55℃，保温搅拌10-20分钟，得纤维溶液；

（3）取石墨烯，加入到其重量20-24倍的、96-98%的硫酸溶液中，超声2-3小时，加入高锰酸钾，升高温度为40-50℃，保温搅拌1-2小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，加入到上述纤维溶液中，搅拌均匀，得石墨烯纤维溶液；

（4）取马来酸酐，加入到上述石墨烯纤维溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为65-70℃，加入上述过硫酸铵水溶液，保温搅拌4-5小时，出料冷却，得石墨烯聚合物溶液；

（5）取硬脂酸钙、炭黑混合，在70-75℃下保温搅拌10-20分钟，加入混合料重量4-7倍的去离子水中，加入2-丁氧基乙醇，超声3-4分钟，得炭黑分散液；

（6）取上述石墨烯聚合物溶液，与炭黑分散液混合，搅拌均匀，升高温度为90-96℃，保温搅拌2-3小时，抽滤，将沉淀水洗，在70-75℃下干燥1-2小时，与单质硫混合，压制成型，即得所述石墨烯改性锂硫电池正极活性材料。

本发明的优点：

本发明首先将石墨烯氧化处理，分散到氰乙基纤维素的氯仿溶液中，然后以此为溶剂，以马来酸酐为单体进行聚合，之后将聚合物溶液分散到含有活化炭黑的水溶液中，聚酸酐水解后与2-丁氧基乙醇共混酯化，促进了各原料间的结合强度，同时该酯化料可以起到一定的增粘性，改善压制效果，从而提高锂硫电池电极材料的力学和导电稳定性。

具体实施方式