一种超高硫含量二维分子刷及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种超高硫含量二维分子刷及其制备方法和应用，包括如下步骤：(1)将石墨烯改性接上溴基，得到含有溴官能团的石墨烯；(2)将含溴官能团的石墨烯与高分子单体、配体、溶剂混合均匀，采用表面聚合接枝技术制备二维分子刷；(3)将二维分子刷与硫粉混合均匀，在惰性气体氛围下热处理，得到超高硫含量二维分子刷。本发明专利技术中二维分子刷由于含有石墨烯基底以及功能性高分子毛发，不仅提高了活性物质的导电性，降低了电池内部阻抗，减小极化，还能通过高分子毛发与硫粉之间的硫化交联反应固定大量硫活性物质，提高活性物质的利用率，同时还能促进沉积的多硫化锂与硫正极之间的电化学反应，从而提高电池的性能。从而提高电池的性能。从而提高电池的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种超高硫含量二维分子刷及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种超高硫含量二维分子刷的制备方法，该材料能够应用于高性能锂硫电池中。本专利技术涉及纳米材料和锂硫电池领域。

技术介绍

[0002]锂硫电池由于其具有超高的理论容量(1675mAh g
‑1)、较高的硫自然储存量、和对环境友好的硫正极材料等优点，在下一代能源存储系统中引起广泛的关注。然而，锂硫电池面临一些限制其商业化应用的关键问题。首先，硫及其放电产物(Li2S2/Li2S)的绝缘特性导致活性物质的利用率低，反应动力学缓慢和低倍率性能。其次，充放电的过程中正极产生的多硫化锂极易溶解到电解质中，导致严重的容量衰减，差的循环稳定性和低库伦效率。另外，在充放电循环过程中硫和Li2S之间的相互转化会引起正极材料微结构的坍塌，破坏导电网络，从而使锂硫电池的性能进一步恶化。
[0003]为了解决上述问题，研究者们已经在硫正极的组成和结构方面做了大量的工作。目前，锂硫电池正极材料的研究主要集中于对多硫化物有物理限域作用的多孔炭材料，对多硫化物有化学吸附作用的金属氧化物、氮化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高硫含量二维分子刷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将石墨烯改性接上溴基，得到含有溴官能团的石墨烯；(2)将步骤(1)中制得的含溴官能团的石墨烯与高分子单体、配体、溶剂混合均匀，通入惰性气体除氧，再加入催化剂，通入惰性气体除氧，然后再加热反应，经过滤、洗涤、干燥得到二维分子刷；(3)将步骤(2)中制得的二维分子刷与硫粉混合均匀，在惰性气体氛围下热处理，得到超高硫含量二维分子刷。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的单体为苯乙烯，丙烯酸，丙烯酸叔丁酯，聚丙烯腈，丙烯酰胺中的一种或几种；所述的配体为N,N,N
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,N
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五甲基二乙烯三胺；步骤(2)中含溴官能团的石墨烯与高分子单体、溶剂、配体、催化剂的质量比为1：(50～200)：(20～200)：(0.2～1)：(0.2～1)。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的溶剂包括N,N
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二甲基甲酰胺，N,N
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二甲基乙酰胺，四氢呋喃中的一种或几种；所述的催化剂为溴化铜、溴化亚铜、氯化铜、氯化亚铜中的一种或两种；步骤(2)(3)所述的惰性气体包括氮气、氦气、氩气中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的反应温度为60～100℃，反应时间为12...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴丁财，吴金伦，刘绍鸿，崔印，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：