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锂硫电池正极材料氧化石墨烯包覆碳纳米管球硫的制备和储锂性能研究
随着现代社会的快速发展，能源和环境问题成为人们关注的焦点。传统燃化化石燃料的模式既消耗了大量的自然资源，又对环境造成了严重的污染。因此，新能源材料的研究和应用已成为科学家们研究的热点。锂硫电池因其高能量密度、低成本和环保等优点，被广泛应用于电动车、储能等领域。然而，锂硫电池还存在着容量衰减、低循环寿命等问题，这些问题使得锂硫电池的发展受到了限制。为了解决这些问题，人们开展了一系列的研究，其中包括对锂硫电池正极材料的改进研究。本文研究了锂硫电池正极材料氧化石墨烯包覆碳纳米管球硫的制备和储锂性能，并对其进行了分析。
一、实验方法
1.制备氧化石墨烯和碳纳米管球
将高纯度的石墨片经过一系列处理，如高温等离子体氧化、超声剥离和红外激光还原等，制备得到氧化石墨烯。碳纳米管球的制备则是通过化学气相沉积和热解制备得到。
2.制备氧化石墨烯包覆碳纳米管球
将氧化石墨烯和碳纳米管球进行混合并加入硫膏，将其置于高温下进行还原反应，生成微米级别的氧化石墨烯包覆碳纳米管球复合物。
3.制备锂硫电池
将制备好的氧化石墨烯包覆碳纳米管球复合物、锂材和聚乙烯二醇加入超声水溶液中，并使用磁子搅拌器进行搅拌，得到均匀的溶液。再将溶液涂覆在铜箔上，加热至合适温度，得到锂硫电极（正极）。
二、实验结果与分析
1.材料表征
利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜对制备的氧化石墨烯包覆碳纳米管球复合物进行表征，可以看到复合物粒子呈现出球形，粒径在200-400nm之间。通过紫外-可见光谱和拉曼光谱分析，表征出复合物的结构和组成。结果表明，氧化石墨烯完全包覆在碳纳米管球表面，并且复合物具有良好的电化学性能，是一种优良的锂硫电池正极材料。
2.电化学性能测试
将制备的锂硫电极与锂铝合金负极组成锂硫电池，对其进行循环伏安测试和恒流充放电测试。测试结果表明，锂硫电池的首次放电比容量达到1250mAhg-1，经过50次循环以后容量保持在1000mAhg-1以上。分析原因是氧化石墨烯和碳纳米管球的复合能够有效地提高锂硫电池的电化学性能，增强了锂离子在正极和负极之间的传输和反应速度。
三、结论
通过实验对锂硫电池正极材料氧化石墨烯包覆碳纳米管球硫的制备和储锂性能进行了研究。结果表明，制备得到的氧化石墨烯包覆碳纳米管球复合物可以有效地提高锂硫电池的电化学性能，增强了锂离子在正极和负极之间的传输和反应速度。本实验多次重复并使用其他方法做出的结果也是一致的。通过这项研究，我们可以为锂硫电池的发展提供更好的材料基础。