[发明专利]使用石墨烯包覆的碳纳米纤维/硫复合材料作为正极材料的锂硫电池

权利要求书

1.使用石墨烯包覆的碳纳米纤维/硫复合材料作为正极材料的锂硫电池，其特征在于，将石墨烯包覆的碳纳米纤维/硫复合微球材料与乙炔黑和PVDF按质量比80:10:10在NMP中混合均匀，涂覆在铝箔上制得正极极片，以金属锂片为负极在手套箱中装配成纽扣电池；其中，电解液为1MLiTFSI/DOL-DME，其体积比为1:1，隔膜为celgard2400微孔膜；

石墨烯包覆的碳纳米纤维/硫复合材料制备步骤如下：

S1.将碳纳米纤维与淀粉按1：4～5混合均匀，然后加入去离子水中，进行超声分散，得均匀混合溶液；

S2.采用静电纺丝技术将步骤S1得到的混合溶液制备得到碳微球，所述静电纺丝技术为：先将混合溶液装入注射器中，所述注射器的喷头内径为0.5～5mm，将注射器固定在支架上，喷头对准圆形接收板，所述喷头与圆形接收板的距离为5～20cm，所述圆形接收板以5～20r/min的速度旋转，采用直流高电压下进行纺丝，限定为采用电压40～60KV，所述喷头接正极，圆形接收板接负极，横向、纵向和斜向纺丝速度为2～50cm/min，纺丝方式为交替纺丝，然后在惰性气体氛围下进行炭化处理，得到球状碳微球；

S3.将步骤S2得到的碳微球与单质硫混合在260～300℃下进行热处理6～10h，得到碳/硫复合微球；

S4.将步骤S3制备得到碳/硫复合微球和氧化石墨烯水溶液按质量比3～6:1混合，进行超声分散后加入还原剂，搅拌使其充分反应，过滤并干燥，得到石墨烯包覆的碳纳米纤维/硫复合微球材料。

2.根据权利要求1所述使用石墨烯包覆的碳纳米纤维/硫复合材料作为正极材料的锂硫电池，其特征在于，步骤S1中超声分散时间为1～3小时。

3.根据权利要求1所述使用石墨烯包覆的碳纳米纤维/硫复合材料作为正极材料的锂硫电池，其特征在于，步骤S2中炭化温度为800～850℃，炭化保温时间为1～1.5小时。

4.根据权利要求1所述使用石墨烯包覆的碳纳米纤维/硫复合材料作为正极材料的锂硫电池，其特征在于，步骤S2中惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述使用石墨烯包覆的碳纳米纤维/硫复合材料作为正极材料的锂硫电池，其特征在于，步骤S3中碳微球与单质硫是按1～3:1的质量比例混合后进行热处理。

6.根据权利要求1所述使用石墨烯包覆的碳纳米纤维/硫复合材料作为正极材料的锂硫电池，其特征在于，步骤S4中超声分散时间为10～12h。

7.根据权利要求1所述使用石墨烯包覆的碳纳米纤维/硫复合材料作为正极材料的锂硫电池，其特征在于，步骤S4中加入还原剂后在90～100℃下搅拌使其充分反应1～2h。

8.根据权利要求1所述使用石墨烯包覆的碳纳米纤维/硫复合材料作为正极材料的锂硫电池，其特征在于，步骤S4中还原剂为硼氢化钠。

9.根据权利要求1～8任一项所述使用石墨烯包覆的碳纳米纤维/硫复合材料作为正极材料的锂硫电池，其特征在于，所述锂硫电池室温下在0.1C电流密度作用下，首次充放电比容量为1386.8～1435.1mAh/g。