[发明专利]一种正极材料及其制备方法、锂硫电池

说明书

本发明公开了一种正极材料及其制备方法与锂硫电池，其中，所述制备方法包括步骤：采用气相沉积法在导电衬底表面制备第一石墨烯薄膜；将所述导电衬底放入真空密室内并通入硫蒸汽，在所述第一石墨烯薄膜表面附着一层硫分子层；采用气相沉积法在所述导电衬底的硫分子层表面制备第二石墨烯薄膜，制得所述正极材料。本发明通过在硫分子层上下设置石墨烯薄膜不仅可提升正极材料的导电性能，从而提升锂硫电池能量密度，所述石墨烯薄膜还能够有效缓冲硫分子层在充放电反应过程中发生的体积变化，从而提升锂硫电池的使用寿命。

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种正极材料及其制备方法、锂硫电池。

背景技术

电池的能量密度一直以来都是电池的一个重要指标，电池的能量密度越高，则意味着在较小的重量里面可以存储更多的电能。长期以来，玩手机的人必备充电宝，开电动车的担心里程问题主要就是由于电池的能量密度不够造成的。

现有铁锂电池的能量密度为160Wh/kg，钴锂电池的能量密度为200Wh/kg，三元电池的能量密度为230Wh/kg，现有锂硫电池的能量密度可达到300Wh/kg。虽然现有锂硫电池相比其他类型的电池在能量密度、循环性能以及安全性能方面均具有较明显的优势，但是锂硫电池的理论能量密度可以达到2600Wh/kg，显然现有锂硫电池的能量密度还有很大的提升空间。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种正极材料及其制备方法、锂硫电池，旨在解决现有锂硫电池能量密度较低、以及使用过程中易膨胀的问题。

本发明的技术方案如下：

一种正极材料的制备方法，其中，包括步骤：

采用气相沉积法在导电衬底表面制备第一石墨烯薄膜；

将所述导电衬底放入真空密室内并通入硫蒸汽，在所述第一石墨烯薄膜表面附着一层硫分子层；

采用气相沉积法在所述导电衬底的硫分子层表面制备第二石墨烯薄膜，制得所述正极材料。

所述正极材料的制备方法，其中，所述采用气相沉积法在所述导电衬底的硫分子层表面制备第二石墨烯薄膜之后还包括步骤：

在所述第二石墨烯薄膜表面制备N层依次交替的硫分子层和石墨烯薄膜，所述1≤N≤3。

所述正极材料的制备方法，其中，所述导电衬底为铜箔或镍箔。

所述正极材料的制备方法，其中，所述采用气相沉积法在导电衬底表面制备第一石墨烯薄膜的步骤包括：

将导电衬底放置在真空密室内，加入烃类气体，然后将所述烃类气体加热至800-1200℃，使所述烃类气体分裂成氢气和碳原子；

所述碳原子渗入到所述导电衬底内部，待温度降低后所述碳原子重新从所述导电衬底内部渗出，在所述导电衬底表面生成第一石墨烯薄膜。

一种正极材料，其中，包括导电衬底以及依次层叠设置在所述导电衬底表面的第一石墨烯薄膜和硫分子层以及第二石墨烯薄膜。

所述的正极材料，其中，所述第二石墨烯薄膜上还设置有N层依次交替的硫分子层和石墨烯薄膜，所述1≤N≤3。

一种锂硫电池，其中，包括本发明所述的正极材料。

有益效果：本发明提供的正极材料包括导电衬底以及依次层叠设置在所述导电衬底表面的第一石墨烯薄膜和硫分子层以及第二石墨烯薄膜，所述正极材料可用作锂硫电池的正极，通过在硫分子层上下设置石墨烯薄膜不仅可提升正极材料的导电性能，从而提升锂硫电池能量密度，所述石墨烯薄膜还能够有效缓冲硫分子层在充放电反应过程中发生的体积变化，从而提升锂硫电池的使用寿命。

附图说明