[发明专利]一种rGO包覆Co3

说明书

本发明属于电极材料制造技术领域，公开了一种rGO包覆Co₃O₄微球的复合材料及其制备方法，包括以下步骤：取四水合乙酸钴，十六烷基三甲基溴化铵，无水乙酸钠溶于乙二醇；溶解后转移至高压反应釜中反应，反应后进行离心、干燥，然后将得到四氧化三钴前驱体粉末煅烧后得到四氧化三钴多孔微球；再将其和氧化石墨烯乙醇溶液在无水乙醇中超声分散均匀；然后放于高压反应釜中进行反应，离心、干燥，得到rGO包覆Co₃O₄微球的复合材料。该方法制得的rGO包覆Co₃O₄微球的复合材料作为锂硫电池正极材料，能有效地缓解锂硫电池充放电过程中硫的体积膨胀，有效改善了硫正极材料的导电性，并提高了锂硫电池的循环稳定性。

技术领域

本发明属于电极材料制造技术领域，尤其涉及一种rGO包覆Co₃O₄微球的复合材料及其制备方法。

背景技术

锂硫电池是一种新型的二次电池，单质硫在锂硫电池中用作正极，它具有高的理论比容量、高能量密度、和低成本等优点，被认为是最有发展前途的可持续能源，因此锂硫电池受到越来越多的关住。但是锂硫电池尚且处于实验室阶段，主要原因有三个：一是单质硫的低导电性；二是固体S₈转化为放电终产物Li₂S引起的体积变化；三是锂硫电池充放电氧化还原反应形成的多种可溶性中间产物在电解液中溶解扩散而引起的穿梭效应。对于单质硫正极材料存在的问题研究方向有：一是选用具有高导电性的载体材料负载单质硫，提高电极的导电性，且通过载体材料形貌结构的物理限域作用束缚活性物质，抑制因活性物质体积膨胀而产生的硫的流失；二是利用极性材料，通过极性材料的化学吸附作用，抑制可溶性多硫化锂在电解液中的溶解扩散。

四氧化三钴(Co₃O₄)是一类典型的过渡金属氧化物，其晶体结构为典型的尖晶石结构，其中O^2-为立方紧密堆积，Co²⁺离子为四配位，填充于氧四面体空隙，而Co³⁺离子为六配位，填充于氧八面体空隙。Co₃O₄独特的晶体结构，优异的机械稳定性和良好的电化学性能使其在超级电容器、锂离子电池、锂硫电池等新能源领域有比较广泛的应用前景。目前，作为电池电极材料，Co₃O₄已成为研究发展最快的过渡金属氧化物之一，原因在于Co₃O₄具有以下诱人的独特优势：a)原料易得，合成简单；b)作为锂电材料具有超高的理论容量；c)具有良好的环境稳定性。然而单一的Co₃O₄作为锂硫电池的正极材料得到的电化学表现并不理想。其主要原因是活性材料不能全部激活参与充放电反应，加之Co₃O₄导电性不好，充放电过程中硫体积膨胀严重等问题，从而限制了其在储能领域的发展。

发明内容

本发明目的在于提供一种rGO包覆Co₃O₄微球的复合材料及其制备方法,以解决单一的Co₃O₄作为锂硫电池的正极材料激活参与充放电反应率不高，导电性能不好，充放电过程中硫体积膨胀严重等电化学表现不理想的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明一种rGO包覆Co₃O₄微球的复合材料及其制备方法的具体技术方案如下：

一种rGO包覆Co₃O₄微球的复合材料，包括四氧化三钴微球和氧化石墨烯，所述氧化石墨烯包覆在四氧化三钴微球的表面。

进一步地，所述四氧化三钴微球直径为2.0μm。