一种石墨烯电池正极复合材料的制作方法
本发明涉及石墨烯电池，具体为一种石墨烯电池正极复合材料。
背景技术：
1、锂硫电池是锂电池的一种，以硫为正极反应物质，以锂为负极，放电时负极反应为锂失去电子变为锂离子，正极反应为硫与锂离子及电子反应生成硫化物，正极和负极反应的电势差即为锂硫电池所提供的放电电压，在外加电压作用下，锂硫电池的正极和负极反应逆向进行，即为充电过程，锂硫电池具有很高的理论比容量，是一种发展潜力巨大的能量存储和转换系统。
2、但是目前的锂硫电池正极材料的单质硫活性物质是不导电物质，不利于电池的倍率性能，并且锂硫电池电化学反应过程中产生的多硫化锂物质，很容易溶解在电解液中，形成穿梭效应，导致活性硫成分大大减少，且单质硫不能有效固定，同时单质硫中充放电过程中，容易发生体积膨胀和缩小，严重影响了电极材料的电化学性能。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种石墨烯电池正极复合材料，具有优异的电化学性能，导电性能更高、电子传输更快的优点。
2、为解决上述背景技术问题，本发明提供如下技术方案：
3、一种石墨烯电池正极复合材料，包括以下重量份数的原料：氮掺杂石墨烯4-8份、钴酸锂15-20份，多孔碳材料1-2份、钒氧化物1-2份、溶剂4-6份、助剂0.5-1.5份、分散剂2-4份；
4、所述氮掺杂石墨烯由石墨烯氧化还原，再通过水热的方法得到的。
5、作为上述技术方案的进一步描述：所述氮掺杂石墨烯的具备制备操作如下：
6、一、将石墨烯粉末置于烧杯中加入蒸馏水，利用超声机进行超声得到分散均匀的氧化石墨烯分散液，将得到的氧化石墨烯分散液转入聚四氟乙烯水热釜中180℃反应6h，即得氧化石墨烯水凝胶；
7、二、取2g分散在少量水中的氧化石墨烯水凝胶加入到50ml的特氟龙水热反应釜中，加入10ml的去离子水，超声半小时使石墨烯充分分散开来；
8、三、最后加入30ml的25％的浓氨水，搅拌混合均匀后放入水热反应釜外套中密封好，将反应釜放入烘箱中，在200℃下处理12h，随炉升温，随炉冷却，得到反应物；
9、四、将得到的反应物放入到去离子水和乙醇中多次浸泡清洗，洗净后置于-80℃冰箱冷冻，冻结后放入冻干机中冻干，即得氮掺杂石墨烯。
10、作为上述技术方案的进一步描述：所述冻干机温度设定为-50℃，真空度为0.02mbar，冻干时间为12h。
11、作为上述技术方案的进一步描述：所述多孔碳材料为灵芝药渣基多孔碳或玉米芯基多孔碳材料，所述钒氧化物为五氧化二钒、二氧化钒、三氧化二钒中的一种。
12、作为上述技术方案的进一步描述：所述溶剂为水、二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜的一种或几种。
13、作为上述技术方案的进一步描述：所述助剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮或者环糊精中的一种或几种。
14、作为上述技术方案的进一步描述：所述粘结剂为丁苯橡胶乳液、la132型水性粘合剂、la133型水性粘合剂中的一种或几种。
15、作为上述技术方案的进一步描述：所述分散剂为二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜的一种或几种。
16、与现有技术相比，本发明提供了一种石墨烯电池正极复合材料，具备以下有益效果：
17、(1)本方案中水热后的氧化石墨烯经自组装形成三维多孔结构，不仅可以提供足够的空间来缓冲充放电过程的体积变化，还可以有效包覆住更多的单质硫和多硫化物，且经氮掺杂后的石墨烯，导电性能更高、电子传输更快，具有优异的电化学性能，搭配其他各原料之间的协同作用，所制备的电池正极材料具有优异的电化学性能。
18、(2)本方案中多孔碳材料因为其具有较高的比表面积，良好的导电性以及强的吸附能力，作为硫宿辅助材料来浸渍硫时，可以提高硫的利用率。
技术特征：
1.一种石墨烯电池正极复合材料，其特征在于：包括以下重量份数的原料：氮掺杂石墨烯4-8份、钴酸锂15-20份，多孔碳材料1-2份、钒氧化物1-2份、溶剂4-6份、助剂0.5-1.5份、分散剂2-4份；
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯电池正极复合材料，其特征在于：所述氮掺杂石墨烯的具备制备操作如下：
3.根据权利要求2所述的一种石墨烯电池正极复合材料，其特征在于：所述冻干机温度设定为-50℃，真空度为0.02mbar，冻干时间为12h。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯电池正极复合材料，其特征在于：所述多孔碳材料为灵芝药渣基多孔碳或玉米芯基多孔碳材料，所述钒氧化物为五氧化二钒、二氧化钒、三氧化二钒中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯电池正极复合材料，其特征在于：所述溶剂为水、二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯电池正极复合材料，其特征在于：所述助剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮或者环糊精中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种石墨烯电池正极复合材料，其特征在于：所述粘结剂为丁苯橡胶乳液、la132型水性粘合剂、la133型水性粘合剂中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种石墨烯电池正极复合材料，其特征在于：所述分散剂为二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜的一种或几种。
技术总结
本发明属于石墨烯电池技术领域，公开了一种石墨烯电池正极复合材料，包括以下重量份数的原料：氮掺杂石墨烯4‑8份、钴酸锂15‑20份，多孔碳材料1‑2份、钒氧化物1‑2份、溶剂4‑6份、助剂0.5‑1.5份、分散剂2‑4份；所述氮掺杂石墨烯由石墨烯氧化还原再通过水热的方法得到的。本方案中水热后的氧化石墨烯经自组装形成三维多孔结构，不仅可以提供足够的空间来缓冲充放电过程的体积变化，还可以有效包覆住更多的单质硫和多硫化物，且经氮掺杂后的石墨烯，导电性能更高、电子传输更快，具有优异的电化学性能，搭配其他各原料之间的协同作用，所制备的电池正极材料具有优异的电化学性能。
技术研发人员：赵伟,张茂振,杨永欣,李杜
受保护的技术使用者：新泰钠博电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23