技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠及其制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)：

鋰硫電池作為被產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界看好的新一代鋰離子電池逐漸受到各方的青睞，由于單質(zhì)硫具有1675mAh/g理論比容量，其理論能量密度可達(dá)到2600wh/kg，為目前商用鋰離子電池(NCM三元電池，鈷酸鋰電池等)能量密度的近10倍左右；同時(shí)，單質(zhì)硫具有儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，因而鋰硫電池成為未來電池體系中最具有吸引力的體系之一。

但是，鋰硫電池在實(shí)際應(yīng)用中存在較多的問題制約其商業(yè)化推廣，比如：?jiǎn)钨|(zhì)硫作為正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能非常差（室溫下導(dǎo)電率僅5*10^-30 S/cm），造成單質(zhì)硫不可能單獨(dú)作為正極活性物質(zhì)使用；反應(yīng)過程中的中間產(chǎn)物—多硫化物溶解在電解液中，隨反應(yīng)的進(jìn)行擴(kuò)散到鋰負(fù)極表面發(fā)生副反應(yīng)，即“穿梭效應(yīng)”，導(dǎo)致庫倫效率和可逆容量皆變低；循環(huán)過程中絕緣性不溶物 Li₂S 和 Li₂S₂在正極材料表面的沉積，導(dǎo)致活性物質(zhì)惡化，循環(huán)穩(wěn)定性下降；體積變化引起活性物質(zhì)粉化和脫落等；這些問題的存在都成為制約鋰硫電池大規(guī)?；虡I(yè)應(yīng)用的瓶頸。

為了解決上述問題，人們提出了多種設(shè)想，已有研究表明通過硫碳復(fù)合的方式能夠有效改善鋰硫電池循環(huán)性能較差的現(xiàn)狀，這是由于碳材料較高的比表面積和吸附性能能夠抑制鋰硫電池充放電過程中中間產(chǎn)物的溶解，同時(shí)可改善硫電極的導(dǎo)電性能，從而提高了活性物質(zhì)的利用率和電池的循環(huán)性能。

用于與硫復(fù)合的碳材料有活性炭（CN201110189895.4）、碳納米管（CN201210046593.6）等含碳材料。石墨烯是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料，擁有較大的比表面積、較高的載流子遷移率、優(yōu)異的機(jī)械靈活性優(yōu)異和良好的熱/化學(xué)穩(wěn)定性等眾多獨(dú)特的性能，從而受到了廣泛的關(guān)注，并應(yīng)用于很多研究領(lǐng)域，像光子器件、環(huán)境修復(fù)、生物技術(shù)、催化劑、新能源電池領(lǐng)域等。但是，在制備過程中，由于石墨烯中存在的π-π鍵和范德華力會(huì)導(dǎo)致其發(fā)生不可逆的聚集或者重新堆疊成石墨結(jié)構(gòu)，還會(huì)影響石墨烯的性能，當(dāng)其與硫復(fù)合形成硫碳復(fù)合材料會(huì)降低鋰硫電池的電化學(xué)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠及其制備方法、應(yīng)用，解決了現(xiàn)有技術(shù)中由硫碳復(fù)合材料制成的鋰硫電池的電性能差的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠，所述改性石墨烯氣凝膠是由氮摻雜改性或硼氮摻雜改性，所述負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠包括以下原料：含氮高分子單體、噻吩單體、硼酸、氧化石墨烯、分散劑、二硫蘇糖醇，所述含氮高分子單體和噻吩單體的摩爾質(zhì)量比為1~30：100，所述硼酸和含氮高分子單體的摩爾比為0~10：100，所述噻吩單體與氧化石墨烯的質(zhì)量比為50~80：100，所述氧化石墨烯與分散劑的摩爾質(zhì)量比為100：1~5，所述二硫蘇糖醇與氧化石墨烯的質(zhì)量比為10~30：100。

優(yōu)選的，所述含氮高分子單體為吡咯、苯胺、對(duì)苯二胺中的至少一種。

優(yōu)選的，所述分散劑為聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段共聚物、聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物、環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丁烷共聚物中的至少一種。

一種負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠的制備方法，包括以下步驟：

S1、將含氮高分子單體、噻吩單體、硼酸加入到去離子水中，分散1~2h制得溶液A，利用含氧有機(jī)酸調(diào)節(jié)溶液A的pH值為6.0~7.0；

S2、將氧化石墨烯、分散劑加入到去離子水中，分散0.5~2h制得溶液B；

S3、將溶液A逐滴滴加到溶液B中，攪拌，且反應(yīng)溶液溫度為55~75℃，反應(yīng)時(shí)間為2~5h，制得溶液C；

S4、將二硫蘇糖醇加入到溶液C中分散形成混合溶液，攪拌，將混合溶液在80~100℃的溫度環(huán)境中水浴加熱反應(yīng)2~4h；反應(yīng)結(jié)束后將產(chǎn)物置于去離子水中浸泡8~12h，隨后冷凍干燥，即可得到負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠前驅(qū)物；

S5、將負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠前驅(qū)物置于真空管式爐中，真空環(huán)境下加熱至800~1300℃，煅燒2~4h，冷卻至室溫即可得到負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠。

優(yōu)選的，步驟S1所述含氧有機(jī)酸為草酸、檸檬酸、乙酸、甲酸、水楊酸中的至少一種。

優(yōu)選的，步驟S2所述氧化石墨烯的質(zhì)量濃度為10~20g/L。

優(yōu)選的，步驟S1所述溶液A的pH值為6.2~6.8。

一種負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠的應(yīng)用，所述負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠應(yīng)用于鋰硫電池的正極材料。

本發(fā)明提供一種負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠及其制備方法、應(yīng)用，與現(xiàn)有技術(shù)相比優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明首先利用氧化石墨烯的氧化性引發(fā)噻吩單體和含氮聚合物單體同步聚合的特點(diǎn)形成聚噻吩-含氮聚合物均勻的附著在氧化石墨烯中，同時(shí)引入硼酸可形成不同比例的摻硼含氮聚合物，隨后采用二硫蘇糖醇將剩下的氧化石墨烯全部還原為石墨烯，形成負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠前驅(qū)物，最后通過無氧環(huán)境燒結(jié)將摻硼的含氮聚合物也分解為氮的化合物形成硼氮摻雜石墨烯，即是硼氮摻雜改性石墨烯，同時(shí)將聚噻吩、二硫蘇糖醇的氧化產(chǎn)物分解為單質(zhì)硫，形成負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠。本發(fā)明利用石墨烯氣凝膠比表面積大，導(dǎo)電性能好的優(yōu)點(diǎn)，控制硫源以聚噻吩的形式均勻附著在氧化石墨烯表面，形成的單質(zhì)硫能夠均勻分散在石墨烯氣凝膠構(gòu)建的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)之中，負(fù)載穩(wěn)定，減少單質(zhì)硫在循環(huán)過程中的溶出，減小鋰硫電池正極的溶脹問題；同時(shí)引入氮源和硼源形成硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠，可對(duì)充放電過程中的多硫化物產(chǎn)生吸附作用，顯著降低多硫化物的“穿梭效應(yīng)”；進(jìn)而可有效改善鋰硫電池的循環(huán)性能；

本發(fā)明負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠的應(yīng)用，將本發(fā)明制備的負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠檢測(cè)電化學(xué)性能，用Φ2016扣式電池對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)評(píng)測(cè)。本發(fā)明制備的負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠作為正極，按照負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠：聚偏氟乙烯PVDF：超級(jí)炭黑SP質(zhì)量比為8:1:1的比例在NMP溶液中合漿，均勻涂覆在鋁箔表面形成極片，輥壓后以金屬鋰片為對(duì)電極，clegard2400為隔膜，1mol/L的 LiPF₆/EC+DMCWEI為電解液，在充滿 Ar 手套箱內(nèi)組裝成扣式電池，采用 Land 電池測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行恒流充放電測(cè)試。如圖2所示，充放電電壓范圍為 1.6~2.7V，0.1C倍率下首次放電比容量為830m Ah/g ；0.5C倍率下放電比容量還保持642mAh/g，相比較于0.1C放電比容量保持率為77.3%；如圖3所示，0.5C經(jīng)過50周循環(huán)后次循環(huán)后依然還保持有534mAh/g的放電比容量，相對(duì)初始放電比容量的容量保持率為64.3%，體現(xiàn)了較為良好的循環(huán)性能，本發(fā)明制備的負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠可有效改善鋰硫電池的循環(huán)性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠熱重曲線圖；

圖2為本發(fā)明負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠制備的鋰硫電池0.1C倍率下初始充放電曲線和0.5C倍率下充放電曲線圖；

圖3為本發(fā)明負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠制備的鋰硫電池0.5C倍率下循環(huán)曲線圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠及其制備方法，如下：

S1、將吡咯單體與噻吩單體摩爾比例1:100加入到去離子水中，采用草酸調(diào)節(jié)溶液pH值為6.0，經(jīng)分散1h配置成聚合物單體溶液A；

S2、將氧化石墨烯按照10g/L濃度加入到去離子水中，加入氧化石墨烯質(zhì)量0.1%的分散劑聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段共聚物，高速分散30min配置成氧化石墨烯溶液B；

S3、將溶液A逐滴滴加到溶液B中，攪拌，保持反應(yīng)溶液溫度為55℃，反應(yīng)時(shí)間為2h，即可得到氧化石墨烯-含氮聚合物-聚噻吩復(fù)合材料的分散溶液C，控制溶液C中噻吩單體與氧化石墨烯摩爾質(zhì)量比為50:100；

S4、將二硫蘇糖醇與氧化石墨烯質(zhì)量比為10:100的比例加入到溶液C中分散形成混合溶液，攪拌，將混合溶液在80℃的溫度環(huán)境中水浴加熱反應(yīng)3h；反應(yīng)結(jié)束后將產(chǎn)物置于去離子水中浸泡8h，隨后冷凍干燥，即可得到負(fù)載硫的氮摻雜改性石墨烯氣凝膠前驅(qū)物；

S5、將負(fù)載硫的氮摻雜改性石墨烯氣凝膠前驅(qū)物置于真空管式爐中，真空狀態(tài)下加熱至800℃，真空煅燒4h，冷卻至室溫即可得到負(fù)載硫的氮摻雜改性石墨烯氣凝膠。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠及其制備方法，如下：

S1、將苯胺單體與噻吩單體摩爾比例10:100加入到去離子水中，加入苯胺單體摩爾比例2%的硼酸，采用檸檬酸調(diào)節(jié)溶液pH值為6.2，經(jīng)高速分散1.5h配置成聚合物單體溶液A；

S2、將氧化石墨烯按照15g/L濃度加入到去離子水中，加入氧化石墨烯質(zhì)量0.2%的分散劑環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丁烷共聚物，高速分散1h配置成氧化石墨烯溶液B；

S3、將溶液A逐滴滴加到溶液B中，開啟高速攪拌模式，保持反應(yīng)溶液溫度為60℃，反應(yīng)時(shí)間為4h，即可得到氧化石墨烯-摻硼含氮聚合物-聚噻吩復(fù)合材料的分散溶液C，控制溶液C中噻吩單體與氧化石墨烯摩爾質(zhì)量比為60:100；

S4、將二硫蘇糖醇與氧化石墨烯質(zhì)量比為15:100的比例加入到溶液C中高速分散形成混合溶液，開啟高速攪拌模式，將混合溶液在85℃的溫度環(huán)境中水浴加熱反應(yīng)2h；反應(yīng)結(jié)束后將產(chǎn)物置于去離子水中浸泡9h，隨后冷凍干燥，即可得到負(fù)載硫的硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠前驅(qū)物；

S5、將負(fù)載硫的硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠前驅(qū)物置于真空管式爐中，真空狀態(tài)下加熱至900℃，真空煅燒3h，冷卻至室溫即可得到負(fù)載硫的硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠及其制備方法，如下：

S1、將對(duì)苯二胺單體與噻吩單體摩爾比例20:100加入到去離子水中，加入對(duì)苯二胺單體摩爾比例4%的硼酸，采用乙酸調(diào)節(jié)溶液pH值為6.4，經(jīng)高速分散2h配置成聚合物單體溶液A；

S2、將氧化石墨烯按照20g/L濃度加入到去離子水中，加入氧化石墨烯質(zhì)量0.3%的分散劑聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物，高速分散1.5h配置成氧化石墨烯溶液B；

S3、將溶液A逐滴滴加到溶液B中，開啟高速攪拌模式，保持反應(yīng)溶液溫度為65℃，反應(yīng)時(shí)間為3h，即可得到氧化石墨烯-摻硼含氮聚合物-聚噻吩復(fù)合材料的分散溶液C，控制溶液C中噻吩單體與氧化石墨烯摩爾質(zhì)量比為70:100；

S4、將二硫蘇糖醇與氧化石墨烯質(zhì)量比為20:100的比例加入到溶液C中高速分散形成混合溶液，開啟高速攪拌模式，將混合溶液在90℃的溫度環(huán)境中水浴加熱反應(yīng)2.5h；反應(yīng)結(jié)束后將產(chǎn)物置于去離子水中浸泡10h，隨后冷凍干燥，即可得到負(fù)載硫的硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠前驅(qū)物；

S5、將負(fù)載硫的硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠前驅(qū)物置于真空管式爐中，真空狀態(tài)下加熱至1000℃，真空煅燒3.5h，冷卻至室溫即可得到負(fù)載硫的硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠及其制備方法，如下：

S1、將對(duì)苯二胺單體與噻吩單體摩爾比例30:100加入到去離子水中，加入對(duì)苯二胺單體摩爾比例6%的硼酸，采用甲酸調(diào)節(jié)溶液pH值為6.6，經(jīng)高速分散1h配置成聚合物單體溶液A；

S2、將氧化石墨烯按照25g/L濃度加入到去離子水中，加入氧化石墨烯質(zhì)量0.4%的分散劑聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物，高速分散2h配置成氧化石墨烯溶液B；

S3、將溶液A逐滴滴加到溶液B中，開啟高速攪拌模式，保持反應(yīng)溶液溫度為70℃，反應(yīng)時(shí)間為5h，即可得到氧化石墨烯-摻硼含氮聚合物-聚噻吩復(fù)合材料的分散溶液C，控制溶液C中噻吩單體與氧化石墨烯摩爾質(zhì)量比為80:100；

S4、將二硫蘇糖醇與氧化石墨烯質(zhì)量比為25:100的比例加入到溶液C中高速分散形成混合溶液，開啟高速攪拌模式，將混合溶液在95℃的溫度環(huán)境中水浴加熱反應(yīng)3.5h；反應(yīng)結(jié)束后將產(chǎn)物置于去離子水中浸泡11h，隨后冷凍干燥，即可得到負(fù)載硫的硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠前驅(qū)物；

S5、將負(fù)載硫的硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠前驅(qū)物置于真空管式爐中，真空狀態(tài)下加熱至1100℃，真空煅燒3h，冷卻至室溫即可得到負(fù)載硫的硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠。

實(shí)施例5：

本實(shí)施例負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠及其制備方法，如下：

S1、將苯胺單體與噻吩單體摩爾比例20:100加入到去離子水中，加入苯胺單體摩爾比例10%的硼酸，采用水楊酸調(diào)節(jié)溶液pH值為6.8，經(jīng)高速分散1.5h配置成聚合物單體溶液A；

S2、將氧化石墨烯按照30g/L濃度加入到去離子水中，加入氧化石墨烯質(zhì)量0.5%的分散劑環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丁烷共聚物，高速分散30min配置成氧化石墨烯溶液B；

S3、將溶液A逐滴滴加到溶液B中，開啟高速攪拌模式，保持反應(yīng)溶液溫度為65℃，反應(yīng)時(shí)間為4h，即可得到氧化石墨烯-摻硼含氮聚合物-聚噻吩復(fù)合材料的分散溶液C，控制溶液C中噻吩單體與氧化石墨烯摩爾質(zhì)量比為60:100；

S4、將二硫蘇糖醇與氧化石墨烯質(zhì)量比為30:100的比例加入到溶液C中高速分散形成混合溶液，開啟高速攪拌模式，將混合溶液在100℃的溫度環(huán)境中水浴加熱反應(yīng)4h；反應(yīng)結(jié)束后將產(chǎn)物置于去離子水中浸泡12h，隨后冷凍干燥，即可得到負(fù)載硫的硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠前驅(qū)物；

S5、將負(fù)載硫的硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠前驅(qū)物置于真空管式爐中，真空狀態(tài)下加熱至1200℃，真空煅燒2.5h，冷卻至室溫即可得到負(fù)載硫的硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠。

實(shí)施例6：

本實(shí)施例負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠及其制備方法，如下：

S1、將吡咯單體與噻吩單體摩爾比例10:100加入到去離子水中，加入吡咯單體摩爾比例2%的硼酸，采用檸檬酸調(diào)節(jié)溶液pH值為6.6，經(jīng)高速分散2h配置成聚合物單體溶液A；

S2、將氧化石墨烯按照20g/L濃度加入到去離子水中，加入氧化石墨烯質(zhì)量0.1%的分散劑聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段共聚物，高速分散1.5h配置成氧化石墨烯溶液B；

S3、將溶液A逐滴滴加到溶液B中，開啟高速攪拌模式，保持反應(yīng)溶液溫度為75℃，反應(yīng)時(shí)間為3h，即可得到氧化石墨烯-摻硼含氮聚合物-聚噻吩復(fù)合材料的分散溶液C，控制溶液C中噻吩單體與氧化石墨烯摩爾質(zhì)量比為55:100；

S4、將二硫蘇糖醇與氧化石墨烯質(zhì)量比為10:100的比例加入到溶液C中高速分散形成混合溶液，開啟高速攪拌模式，將混合溶液在95℃的溫度環(huán)境中水浴加熱反應(yīng)3h；反應(yīng)結(jié)束后將產(chǎn)物置于去離子水中浸泡10h，隨后冷凍干燥，即可得到負(fù)載硫的硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠前驅(qū)物；

S5、將負(fù)載硫的硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠前驅(qū)物置于真空管式爐中，真空狀態(tài)下加熱至1300℃，真空煅燒2h，冷卻至室溫即可得到負(fù)載硫的硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠。

為檢測(cè)本發(fā)明制備的負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠中單質(zhì)硫的含量，可通過熱重分析來測(cè)試，如圖1所示，熱重檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實(shí)施例6中制備的負(fù)載硫的硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠熱重曲線在600℃的溫度范圍內(nèi)相較于石墨的最終失重位43.28%，表明實(shí)施例6中制備的負(fù)載硫的硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠中單質(zhì)硫質(zhì)量含量為43.28%。

為檢測(cè)本發(fā)明制備的負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠電化學(xué)性能，用Φ2016扣式電池對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)評(píng)測(cè)。以實(shí)施例6制備的負(fù)載硫的硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠的作為正極，按照負(fù)載硫的硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠：聚偏氟乙烯PVDF：超級(jí)炭黑SP質(zhì)量比為8:1:1的比例在NMP溶液中合漿，均勻涂覆在鋁箔表面形成極片，輥壓后以金屬鋰片為對(duì)電極，clegard2400為隔膜，1mol/L的 LiPF₆/EC+DMCWEI為電解液，在充滿 Ar 手套箱內(nèi)組裝成扣式電池，采用 Land 電池測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行恒流充放電測(cè)試。如圖2所示，充放電電壓范圍為 1.6~2.7V，0.1C倍率下首次放電比容量為830m Ah/g ；0.5C倍率下放電比容量還保持642mAh/g，相比較于0.1C放電比容量保持率為77.3%；如圖3所示，0.5C經(jīng)過50周循環(huán)后次循環(huán)后依然還保持有534mAh/g的放電比容量，相對(duì)初始放電比容量的容量保持率為64.3%，體現(xiàn)了較為良好的循環(huán)性能。

綜上所述，本發(fā)明首先利用氧化石墨烯的氧化性引發(fā)噻吩單體和含氮聚合物單體同步聚合的特點(diǎn)形成聚噻吩-含氮聚合物均勻的附著在氧化石墨烯中，同時(shí)引入硼酸可形成不同比例的摻硼含氮聚合物，隨后采用二硫蘇糖醇將剩下的氧化石墨烯全部還原為石墨烯，形成負(fù)載硫的改性石墨烯氣凝膠前驅(qū)物，最后通過無氧環(huán)境燒結(jié)將摻硼的含氮聚合物也分解為氮的化合物形成硼氮摻雜石墨烯，同時(shí)將聚噻吩、二硫蘇糖醇的氧化產(chǎn)物分解為單質(zhì)硫，形成負(fù)載硫的硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠。本發(fā)明利用石墨烯氣凝膠比表面積大，導(dǎo)電性能好的優(yōu)點(diǎn)，控制硫源以聚噻吩的形式均勻附著在氧化石墨烯表面，形成的單質(zhì)硫能夠均勻分散在石墨烯氣凝膠構(gòu)建的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)之中，負(fù)載穩(wěn)定，減少單質(zhì)硫在循環(huán)過程中的溶出，減小鋰硫電池正極的溶脹問題；同時(shí)引入氮源和硼源形成硼氮摻雜改性石墨烯氣凝膠，可對(duì)充放電過程中的多硫化物產(chǎn)生吸附作用，顯著降低多硫化物的“穿梭效應(yīng)”；進(jìn)而可有效改善鋰硫電池的循環(huán)性能。

以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。