氮掺杂的石墨烯气凝胶及其制备方法、锂硫电池正极材料及其制备方法、锂硫电池与流程

技术特征：
1.一种氮掺杂的石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1，将软模板溶剂、氧化石墨烯悬浮液、乳化剂混合，形成氧化石墨烯乳液；其中所述软模板溶剂选自环己烷、正己烷、正丁醇、二氯甲烷、四氢呋喃中的一种或多种；步骤s2，在所述氧化石墨烯乳液中加入辅助还原剂，然后进行水热还原反应，得到石墨烯水凝胶；其中所述辅助还原剂中包含乙二胺和/或氨水；步骤s3，将所述石墨烯水凝进行冷冻干燥，得到石墨烯气凝胶；步骤s4，在惰性气氛下煅烧所述石墨烯气凝胶，得到所述氮掺杂的石墨烯气凝胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述软模板溶剂包括所述环己烷和所述正丁醇，二者的体积比为(5～8):(4～6)。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述氧化石墨烯悬浮液的浓度为2～8mg/ml，所述氧化石墨烯乳液中所述软模板溶剂的体积含量为45～78％，所述氧化石墨烯乳液中所述乳化剂的重量含量为0.5～1.5％。4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述辅助还原剂为乙二胺和/或氨水，或者除了乙二胺和/或氨水以外进一步包含了以下物质的一种或多种：亚硫酸氢钠、抗坏血酸钠；所述乳化剂选自十二烷基硫酸钠。5.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，相对于每毫克氧化石墨烯而言，所述辅助还原剂的用量0.5～3μl；所述水热还原反应过程中，反应温度为120～280℃，反应时间为2～48h。6.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中，煅烧所述石墨烯气凝胶的过程中，煅烧温度为500～700℃，煅烧时间为2～6h。7.一种氮掺杂的石墨烯气凝胶，其特征在于，由权利要求1至6中任一项所述的制备方法制备得到。8.一种锂硫电池正极材料，其特征在于，包括石墨烯气凝胶和负载在所述石墨烯气凝胶上的单质硫，所述石墨烯气凝胶为权利要求7所述的氮掺杂的石墨烯气凝胶或者由权利要求1至6中任一项所述的制备方法制备得到所述氮掺杂的石墨烯气凝胶。9.一种权利要求8所述的锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，将石墨烯气凝胶浸渍至含有所述单质硫的溶液中，干燥，得到所述锂硫电池正极材料。10.一种锂硫电池，包括正极极片，其特征在于，所述正极极片包括集流体和位于所述集流体表面的正极活性层，所述正极活性层包括粘结剂和正极材料，所述正极材料为权利要求8所述的锂硫电池正极材料，或者为权利要求9所述的制备方法制备得到的所述锂硫电池正极材料。

技术总结
本发明提供了一种氮掺杂的石墨烯气凝胶及其制备方法、锂硫电池正极材料及其制备方法、锂硫电池。氮掺杂的石墨烯气凝胶的制备方法包括：步骤S1，将软模板溶剂、氧化石墨烯悬浮液、乳化剂混合并搅拌，形成氧化石墨烯乳液；软模板溶剂选自环己烷、正己烷、正丁醇、二氯甲烷、四氢呋喃中的一种或多种；步骤S2，在氧化石墨烯乳液中加入辅助还原剂，进行水热还原反应，得到石墨烯水凝胶；辅助还原剂包含乙二胺和/或氨水；步骤S3，将石墨烯水凝冷冻干燥，得到石墨烯气凝胶；步骤S4，在惰性气氛下煅烧石墨烯气凝胶，得到氮掺杂石墨烯气凝胶。本发明制备的氮掺杂石墨烯气凝胶具有更好的孔隙结构，应用于锂硫电池正极材料中能够有效改善电池性能。池性能。池性能。


技术研发人员：张鑫 胡梦 张友为 孟焕平
受保护的技术使用者：欣旺达电动汽车电池有限公司
技术研发日：2021.08.06
技术公布日：2021/11/17