氮掺杂多孔碳纳米棒的泡沫石墨烯片为中间层的锂硫电池制造技术

本发明专利技术公开了一种氮掺杂多孔碳纳米棒覆盖的泡沫石墨烯片为中间层的锂硫电池，包括正极、负极和电解质，所述正极和负极之间设有隔膜，所述正极和隔膜之间设置有氮掺杂多孔碳纳米棒覆盖的泡沫石墨烯片。利用石墨烯表面生长的碳纳米棒表面的纳米微孔结构，以及氮原子掺杂所产生的大量的碳‑氮活性位，不仅极大地增强了电池充放电过程中物质的传输与交换，而且也极大地提高了正极表面的电子传输能力；并且，氮掺杂的产生的碳‑氮活性位与纳米微孔能够有效地吸附正极产生的多硫化物，阻止其向电解质溶液的迁移与溶解，大大提高了锂‑硫电池的循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
氮掺杂多孔碳纳米棒的泡沫石墨烯片为中间层的锂硫电池
本专利技术涉及一种锂硫电池及其制备方法，具体地涉及一种以氮掺杂多孔碳纳米棒覆盖的泡沫石墨烯片的锂硫电池及其制备方法。
技术介绍
锂硫电池是以硫元素作为电池正极的一种二次化学电源，其比容量高达1675mAh/g，远远高于商业上广泛应用的钴酸锂电池的容量（<300mAh/g），对于目前急切需求更大单位质量比容量电源的电动汽车行业具有巨大的吸引力。同时，正极活性材料使用的硫单质是一种对环境友好的元素，毒性极低，而且成本低于传统的锂离子电池正极材料，因此，锂硫电池是一种非常有前景的二次电源。但是硫单质本身的三个缺陷制约了锂硫电池的广泛应用。第一，硫本身为绝缘体，因此电子很难传输到硫表面发生电化学反应，使得电极极化严重，电极的反应效率极低。第二，硫在充电过程中形成了硫化锂，其密度小于硫，使得电极体积发生膨胀，体积膨胀率最大可达80%。充放电过程中反复的体积缩放会使得电极材料发生微观裂纹，最终导致材料发生崩落，使得循环容量降低。最后，硫与锂进行反应的中间产物多硫化锂在有机电解液中容易溶解，并在充放电过程中随着电解液在正负极之间来回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮掺杂多孔碳纳米棒覆盖的泡沫石墨烯片为中间层的锂硫电池，包括正极、负极和电解质，所述正极和负极之间设有隔膜，其特征在于，所述正极和隔膜之间设置有氮掺杂多孔碳纳米棒覆盖的泡沫石墨烯片。

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂多孔碳纳米棒覆盖的泡沫石墨烯片为中间层的锂硫电池，包括正极、负极和电解质，所述正极和负极之间设有隔膜，其特征在于，所述正极和隔膜之间设置有氮掺杂多孔碳纳米棒覆盖的泡沫石墨烯片。2.根据权利要求1所述的氮掺杂多孔碳纳米棒覆盖的泡沫石墨烯片为中间层的锂硫电池，其特征在于，所述氮掺杂多孔碳纳米棒覆盖的泡沫石墨烯片叠加有多层。3.根据权利要求1或2所述的氮掺杂多孔碳纳米棒覆盖的泡沫石墨烯片为中间层的锂硫电池，其特征在于，所述氮掺杂多孔碳纳米棒覆盖的泡沫石墨烯片在氮气气氛保护下组装。4.一种氮掺杂多孔碳纳米棒覆盖的泡沫石墨烯片为中间层的锂硫电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S01：制备泡沫石墨烯片（G-foam）；S02：将泡沫石墨烯片（G-foam）浸没于硫酸溶液中，加入苯胺（AN），其质量为泡沫石墨烯片（G-foam）质量的30-90倍，得到的混合溶液A，将硫酸铵溶液（APS）加入溶液A中，并在-15-0°C下保持一定时间，得到的黑色聚苯胺纳米棒阵列覆盖的泡沫石墨烯片（PANI-G-foam）；S03：将聚苯胺纳米棒阵列覆盖的泡沫石墨烯片（PANI-G-foam）置于氮气气氛保护下，升温至500-800°C，保温一定时间，然后自然冷却至室温，再将其浸没在KOH溶液中一定时间后取出，在氮气气氛保护下，升温至500-800°C，保温一定时间，然后自然冷却至室温，得到氮掺杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨莉，易若玮，赵策州，
申请(专利权)人：西交利物浦大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32