无金属集流体、自支撑石墨烯基锂硫电池正极的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无金属集流体、自支撑石墨烯基锂硫电池正极的制备方法，其制备过程为：将氧化石墨烯/碳纳米管混合浆料冷冻干燥、还原得到自支撑石墨烯/碳纳米管三维复合材料，然后对该复合材料进行载硫、压片处理，从而获得无金属集流体、自支撑石墨烯基锂硫电池正极材料。本发明专利技术的优势在于通过简单的冷冻干燥、还原制备得到石墨烯基三维网络材料，该材料可取代锂硫电池中的金属集流体作为自支撑正极，在储能领域具有非常广阔的应用前景。

Preparation of cathode for self-supporting graphene-based lithium-sulfur batteries without metal collector

The invention discloses a preparation method of a metal-free collector and self-supporting graphene-based lithium-sulfur battery cathode. The preparation process is as follows: freeze-drying and reduction of graphene oxide/carbon nanotubes mixture slurry to obtain self-supporting graphene/carbon nanotubes three-dimensional composite material, and then sulfur-carrying and pressing treatment of the composite material to obtain non-metal collector and self-supporting graphite. Cathode materials for alkenyl lithium sulfur batteries. The advantages of the present invention lie in the preparation of graphene-based three-dimensional network material by simple freeze-drying and reduction. The material can replace metal collectors in lithium-sulfur batteries as self-supporting cathodes, and has a very broad application prospect in the field of energy storage.

【技术实现步骤摘要】
无金属集流体、自支撑石墨烯基锂硫电池正极的制备方法
本专利技术属于能源存储领域，具体涉及一种无金属集流体、自支撑石墨烯基锂硫电池正极的制备方法。
技术介绍
锂硫电池因其高理论比容量(1675mAh/g)和高理论能量密度(2600Wh/kg)，作为一种非常有前途的高能化学电源，而备受关注。硫基正极材料作为锂硫电池的重要组成部分，是提高电池性能的关键。石墨烯和碳纳米管都是一种以碳元素为主体的纳米尺寸碳材料，由于其均具有极大的比表面积、良好的导电性以及优异的机械性能，引起了学术界的广泛关注。复合后的石墨烯/碳纳米管三维网络材料之间存在一定的协同效应，选择合适的方法制备出石墨烯/碳纳米管复合材料，有利于提高其整体的理化性能，从而实现其在电容器、光电器件、储能电池、电化学传感器等领域更为广泛的应用。石墨烯/碳纳米管复合材料的合成方法多种多样，包括：化学气相沉积法(CVD法)、逐层沉积法、电泳沉积法、真空抽滤法、涂制成膜法以及原位化学还原法等。化学气相沉积法又分为常规化学气相沉积法和等离子体增强化学气相沉积法两种。前者指的是利用CVD法在铜箔等基底沉积上一层石墨烯薄膜，然后在石墨烯薄膜上涂上一层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无金属集流体、自支撑石墨烯基锂硫电池正极的制备方法，其特征在于：该制备方法主要包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯/碳纳米管混合浆料，反应一段时间后，冷冻干燥、还原得到自支撑石墨烯/碳纳米管三维网络材料；(2)将自支撑石墨烯/碳纳米管三维网络材料进行载硫处理，在惰性气氛下热处理一定时间；(3)将以上材料，在一定压力下压制成薄膜，作为无金属集流体、自支撑石墨烯基锂硫电池正极。

【技术特征摘要】
1.一种无金属集流体、自支撑石墨烯基锂硫电池正极的制备方法，其特征在于：该制备方法主要包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯/碳纳米管混合浆料，反应一段时间后，冷冻干燥、还原得到自支撑石墨烯/碳纳米管三维网络材料；(2)将自支撑石墨烯/碳纳米管三维网络材料进行载硫处理，在惰性气氛下热处理一定时间；(3)将以上材料，在一定压力下压制成薄膜，作为无金属集流体、自支撑石墨烯基锂硫电池正极。2.根据权利要求1所述一种无金属集流体、自支撑石墨烯基锂硫电池正极的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述氧化石墨烯，合成方式为改性Hummers法、高铁法。3.根据权利要求1所述一种无金属集流体、自支撑石墨烯基锂硫电池正极的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述碳纳米管包括单壁、双壁、多壁碳纳米管中至少一种。4.根据权利要求1所述一种无金属集流体、自支撑石墨烯基锂硫电池正极的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述氧化石墨烯与碳纳米管混合浆料质量配比为：100:1～20。5.根据权利要求1所述一种无金属集流体...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴忠帅，赵雪君，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21