技术摘要：
本发明涉及锂硫电池技术领域，且公开了一种α‑MnO2纳米球包覆多孔石墨烯的锂硫电池正极材料，包括以下配方原料及组分：单质硫负载多孔石墨烯、硫酸锰、硫酸铵、过硫酸铵。该一种α‑MnO2纳米球包覆多孔石墨烯的锂硫电池正极材料，以羧基功能化聚苯乙烯微球作为牺牲模  全部
背景技术：
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。 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，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循环稳定性能。 (一)解决的技术问题 针对现有技术的不足，本发明提供了一种α-MnO2纳米球包覆多孔石墨烯的锂硫电 池正极材料及其制法，解决了锂硫电池正极材料的导电性能很差的问题，同时解决了多硫 化锂物质容易溶解在电解液中，导致活性硫成分减少的问题。 (二)技术方案 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种α-MnO2纳米球包覆多孔石墨烯 的锂硫电池正极材料，包括以下原料及组分：单质硫负载多孔石墨烯、硫酸锰、硫酸铵、过硫 酸铵，质量比为10:6-7:5-6:19-21。 优选的，所述α-MnO2纳米球包覆多孔石墨烯的锂硫电池正极材料制备方法包括以 下步骤： (1)向反应瓶中加入乙醇溶剂、表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯组分1和引发 剂偶氮二异丁腈，置于气氛反应装置中，在氮气氛围下加热至60-80℃，匀速搅拌反应1-2h， 再缓慢加入苯乙烯组分2的乙醇溶剂和丙烯酸的乙醇溶剂，匀速搅拌反应24-36h，使用正己 烷洗涤固体产物并充分干燥，制备得到羧基功能化聚苯乙烯微球。 (2)向反应瓶中加入蒸馏水、氨基化石墨烯和羧基功能化聚苯乙烯微球，超声分散 均匀后，在65-75℃下匀速搅拌反应24-36h，静置陈华反应12-18h，过滤除去溶剂、使用蒸馏 水和乙醇洗涤，固体混合产物置于甲苯和醋酸乙酯的混合溶剂中，匀速搅拌5-10h，离心分 离、洗涤并干燥，制备得到三维多孔石墨烯微球。 (3)向反应瓶中加入蒸馏水和三维多孔石墨烯微球，超声分散均匀后加入升华硫， 将溶液转移进水热反应釜中，加热至160-170℃，反应12-18h，真空干燥除去溶剂，制备得到 单质硫负载多孔石墨烯。 3 CN 111600030 A 说　明　书 2/6 页 (4)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、单质硫负载多孔石墨烯、硫酸锰、硫酸铵和过硫 酸铵，超声分散均匀后将溶液转移进水热反应釜中，加热至140-150℃，反应10-15h，将溶液 过滤除去溶剂溶液，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物并干燥，制备得到α-MnO2纳米球包覆 多孔石墨烯的锂硫电池正极材料。 优选的，所述步骤(1)中的聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯组分1、偶氮二异丁腈、苯乙烯 组分2和丙烯酸的质量比为18-25:100:3-4:100-120:5-10。 优选的，所述步骤(1)中的气氛反应装置包括通气管、通气管表面设置有通气孔、 气氛反应装置内部设置有水浴槽、水浴槽下方固定连接有底座、底座内部设置有卡槽、卡槽 活动连接有调节阀，调节阀活动连接有支撑柱、支撑柱活动连接有弹簧装置，弹簧装置上方 固定连接有载物台、载物台上方设置有反应瓶。 优选的，所述步骤(2)中的氨基化石墨烯和羧基功能化聚苯乙烯微球的质量比为 8-15:1。 优选的，所述步骤(3)中的三维多孔石墨烯微球和升华硫的质量比为1:1.5-2。 (三)有益的技术效果 与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果： 该一种α-MnO2纳米球包覆多孔石墨烯的锂硫电池正极材料，以羧基功能化聚苯乙 烯微球作为牺牲模板，其含有丰富的羧基基团，能够电离出大量的H 并产生COO-负离子，H 与氨基化石墨烯表面的氨基形成NH 3 正离子，与COO-负离子通过正负电荷吸引将石墨烯均 匀吸附到聚苯乙烯微球的表面，再通过刻蚀除去聚苯乙烯微球，制备得到三维多孔石墨烯 微球，含有丰富的孔隙结构和空心结构，可以将升华硫均匀地吸附进三维多孔石墨烯微球 的基体中，形成单质硫负载多孔石墨烯，三维多孔石墨烯微球对单质硫具有良好的空间限 域作用，延缓了多硫化锂的迁移和溶解，并且导电性能优异的三维多孔石墨烯在升华硫外 层形成三维导电网络，增强了硫正极材料的导电性能和电子传输速率。 该一种α-MnO2纳米球包覆多孔石墨烯的锂硫电池正极材料，再通过原位聚合法， 在单质硫负载多孔石墨烯的表面生成一层由α-MnO2纳米球组成的MnO2包覆层，比表面巨大 的α-MnO2纳米球外壳对多硫化锂具有很强的结合能和化学吸附能力，进一步避免多硫化锂 的化合物溶解到电解液中，显著减缓了穿梭效应，在协同作用下表现出优异的实际比容量。 附图说明 图1是气氛反应装置正面示意图； 图2是弹簧装置放大示意图； 图3是支撑柱调节示意图； 1-气氛反应装置；2-通气管；3-通气孔；4-水浴槽；5-底座；6-卡槽；7-调节阀；8-支 撑柱；9-弹簧装置；10-载物台；11-反应瓶。
技术实现要素：
为实现上述目的，本发明提供如下