[发明专利]石墨烯阵列复合正极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于石墨烯阵列的碳硫复合正极，包括：

(a) 石墨烯阵列，其特征在于，所述石墨烯垂直生长于导电基底材料上；

(b) 二氧化钛；和

(c) 硫。

2.如权利要求1所述的基于石墨烯阵列的碳硫复合正极，其特征在于，所述导电基底材料包括但不限于碳纤维、石墨、玻态碳、钛、镍、不锈钢、铁、铜、锌、铅、锰、镉、金、银、铂、钽、钨、导电塑料、导电橡胶或高掺杂硅等金属或非金属，且导电基底材料优选为钛。

3.如权利要求1所述的基于石墨烯阵列的碳硫复合正极，其特征在于，所述硫通过热处理的方式以纳米尺寸均匀负载于导电骨架表面及孔隙中。

4.如权利要求1所述的基于石墨烯阵列的碳硫复合正极，其特征在于，所述二氧化钛包覆于石墨烯和硫外层。

5.如权利要求1所述的基于石墨烯阵列的碳硫复合正极，其特征在于，包含10~15 wt%石墨烯，15~25 wt%二氧化钛和60~70 wt%硫。

6.一种权利要求1所述的基于石墨烯阵列的碳硫复合正极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，石墨烯阵列的制备：通过等离子体增强化学气相沉积在导电基底表面生长石墨烯阵列；

步骤2，复合硫：将制备好的石墨烯阵列与单质硫按一定比例放入管式炉中，在惰性气体保护下加热至155℃得到复合正极；或者将单质硫加热至熔融态，在惰性气体保护下将制备好的石墨烯阵列放入其中，保持5~10h后取出放入烘箱中干燥备用； 

步骤3：包覆二氧化钛：配制含有钛离子的溶胶，将步骤2中所制备的负载有硫的石墨烯阵列置于其中静置48h，然后于80℃温度下真空干燥24h，形成凝胶，再将该凝胶在500℃下煅烧3h，形成复合材料。

7.一种二次铝电池，包括：

(a) 权利要求1中所述的复合正极；

(b) 含铝负极活性材料；

(c) 非水含铝电解液。