[发明专利]一种rGO/WS2

说明书

本发明公开了一种rGO/WS₂复合材料的制备方法及其在锂硫电池正极材料中的应用。该rGO/WS₂复合材料的制备方法包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯超声分散于水中，得到GO溶液；(2)将钨酸钠和硫脲分别溶解于水中，得到钨酸钠溶液和硫脲溶液；(3)将步骤(2)中得到的钨酸钠溶液和硫脲溶液依次滴加到GO溶液中，搅拌均匀，然后将获得的混合溶液进行水热处理，待反应结束后冷却至室温，抽滤，洗涤，冷冻干燥，得到rGO/WS₂复合材料。本发明中获得的rGO/WS₂复合材料具有三维“珊瑚状”导电骨架，可将其作为锂硫电池正极材料的载体，导电材料(rGO)与极性材料(WS₂)的复合，能明显改善其电化学性能。

技术领域

本发明属于锂硫电池正极材料技术领域，特别涉及一种rGO/WS₂复合材料的制备方法及其在锂硫电池正极材料中的应用。

背景技术

随着能源消耗与环境污染问题越发严重，人类对于新型绿色、高效能量转换与高密度储能材料与器件的需求愈加迫切，因此可再充电电池被认为是最有前途的储能装置之一。锂硫电池由于其具有较高的理论容量(1672mAh/g)和能量密度(2600Wh/kg)，且具有原料丰富、环境友好和成本低等优点，受到国内外研究者广泛关注。然而其在商业应用过程中也面临着一系列的挑战，例如：活性物质硫利用率低、循环稳定性差等问题。其原因主要是由于在锂硫电池体系中，电极材料硫及其放电产物Li₂S/Li₂S₂的电子、离子电导率低；多硫化物Li₂S_x (x≥4)以及导致的“穿梭效应”；充放电完全后体积膨胀高达80％；金属锂负极及锂枝晶的产生等等。其中以碳作为硫的载体及导电框架的碳硫复合正极材料的研究成果尤为显著而备受关注。碳材料因其具有高比表面积，大的孔容，可调节的孔径分布，良好的导电性，质量轻，易加工等优势，可以应用于许多领域。但其对Li₂S_x的物理吸附能力有限，一些极性材料金属硫化物，金属氮化物，金属氧化物由于其具有较强的化学键被应用于锂硫电池吸附Li₂S_x，缺点仍为导电性差。

目前报道的锂硫电池复合正极材料的产品及制备方法，存在一些不足，如复合材料的载硫量偏低，电子导电性导致循环稳定性及容量保持率低，且现有工艺较为复杂，工艺成本高，电池稳定性较差。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种rGO/WS₂复合材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供所述方法制备得到的rGO/WS₂复合材料。

本发明的又一目的在于提供所述rGO/WS₂复合材料在锂硫电池正极材料中的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种rGO/WS₂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氧化石墨烯(GO)超声分散于水中，得到GO溶液；

(2)将钨酸钠和硫脲分别溶解于水中，得到钨酸钠溶液和硫脲溶液；

(3)将步骤(2)中得到的钨酸钠溶液和硫脲溶液依次滴加到步骤(1)中得到的GO溶液中，搅拌均匀，然后将获得的混合溶液进行水热处理，待反应结束后冷却至室温，抽滤，洗涤，冷冻干燥，得到rGO/WS₂复合材料。

步骤(1)中所述的氧化石墨烯(GO)优选为采用modified Hummers’method 制备得到。

步骤(1)中所述的超声分散的条件优选为：300W超声5～12h。

步骤(1)中所述的GO溶液的浓度优选为2～6mg/mL。