一種全石墨烯正極鋰硫電池被製備出來

2020-11-25 OFweek維科網

鋰硫電池由於具有高理論能量密度、低成本、環境友好等優勢，已成為一大研究熱點。但是，目前已報導的大多數高容量、長循環性能鋰硫電池的硫含量較低，不能滿足實際應用的需求。為解決以上問題，Fang等人製備出一種全石墨烯正極鋰硫電池，以孔隙率為3.51cm3g-1的多孔石墨烯(HPG)負載活性物質硫，高導電石墨烯(HCG)作為集流體，部分氧化的石墨烯(POG)作為多硫吸附層，負載量可達80%，面密度5mgcm-2。

製備HPG：通過氧化石墨的熱剝離製備HPG。首先，利用改進的Hummer法將石墨氧化。再將氧化石墨在空氣中、300℃熱剝離5分鐘，接著在Ar氣氛中以2℃/min的速率升溫至1000℃，保持3小時，即得到HPG。將HPG和S以1：4的比例混合，研磨30分鐘，移入水熱釜中，155℃保持15小時，即得到S/HPG複合材料。

製備POG吸附層：將GO的懸濁液冷凍乾燥即得到GO的粉末，將GO的粉末以2℃/min的速率升溫至1000℃，保持2小時，得到POG，後分散在乙醇中，超聲20分鐘，真空抽濾到商用隔膜上，在空氣中，60℃下乾燥24小時。

圖1硫正極的全石墨烯結構設計

得到的全石墨烯正極中，因為HCG較輕，所以提高了電池整體的能量密度，POG能與多硫化物以化學鍵結合，抑制了多硫化物的穿梭效應，即使在400次循環後，電池仍有穩定的循環性能，為更可靠的鋰硫電池提供了解決方案。

圖2全石墨烯硫正極電池的電化學性能。

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