鋰硫電池由于具有高理論能量密度、低成本、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì),已成為一大研究熱點(diǎn)。但是,目前已報(bào)道的大多數(shù)高容量、長(zhǎng)循環(huán)性能鋰硫電池的硫含量較低,不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。為解決以上問題,F(xiàn)ang等人制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(fù)載活性物質(zhì)硫,高導(dǎo)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(fù)載量可達(dá)80%,面密度5mgcm-2。
制備HPG:通過(guò)氧化石墨的熱剝離制備HPG。首先,利用改進(jìn)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(shí),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(shí),即得到S/HPG復(fù)合材料。
制備POG吸附層:將GO的懸濁液冷凍干燥即得到GO的粉末,將GO的粉末以2℃/min的速率升溫至1000℃,保持2小時(shí),得到POG,后分散在乙醇中,超聲20分鐘,真空抽濾到商用隔膜上,在空氣中,60℃下干燥24小時(shí)。

圖1硫正極的全石墨烯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖2全石墨烯硫正極電池的電化學(xué)性能。