CN111600030A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

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板，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，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，导电性能优异的三维多孔石墨烯增强了硫正极材料的导电性能和电子传输速率，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。

Description

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
技术领域
本发明涉及锂硫电池技术领域，具体为一种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。
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。
(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NH3 +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。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：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。
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，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，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，其中聚乙烯吡咯烷酮、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，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、质量比为8-15:1的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，两者质量比为1:1.5-2，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。
(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。
实施例1
(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，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，在氮气氛围下加热至60℃，匀速搅拌反应1h，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，其中聚乙烯吡咯烷酮、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18:100:3:100:5，匀速搅拌反应24h，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、质量比为8:1的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℃下匀速搅拌反应24h，静置陈华反应12h，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5h，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，两者质量比为1:1.5，将溶液转移进水热反应釜中，加热至160℃，反应12h，真空干燥除去溶剂，制备得到单质硫负载多孔石墨烯。
(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，四者质量比为10:6:5:19，超声分散均匀后将溶液转移进水热反应釜中，加热至140℃，反应10h，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1。
实施例2
(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，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，在氮气氛围下加热至80℃，匀速搅拌反应1h，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，其中聚乙烯吡咯烷酮、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20:100:3.4:105:610，匀速搅拌反应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、质量比为10:1的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75℃下匀速搅拌反应24h，静置陈华反应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，两者质量比为1:1.6，将溶液转移进水热反应釜中，加热至160℃，反应18h，真空干燥除去溶剂，制备得到单质硫负载多孔石墨烯。
(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，四者质量比为10:6.2:5.3:19.5，超声分散均匀后将溶液转移进水热反应釜中，加热至150℃，反应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2。
实施例3
(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，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，在氮气氛围下加热至70℃，匀速搅拌反应1.5h，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，其中聚乙烯吡咯烷酮、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22:100:3.8:110:8，匀速搅拌反应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、质量比为12:1的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70℃下匀速搅拌反应30h，静置陈华反应15h，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8h，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，两者质量比为1:1.8，将溶液转移进水热反应釜中，加热至165℃，反应15h，真空干燥除去溶剂，制备得到单质硫负载多孔石墨烯。
(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，四者质量比为10:6.8:5.6:20，超声分散均匀后将溶液转移进水热反应釜中，加热至145℃，反应12h，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3。
实施例4
(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，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，在氮气氛围下加热至80℃，匀速搅拌反应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，其中聚乙烯吡咯烷酮、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25:100:4:120:10，匀速搅拌反应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、质量比为15:1的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75℃下匀速搅拌反应36h，静置陈华反应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，两者质量比为1:2，将溶液转移进水热反应釜中，加热至170℃，反应18h，真空干燥除去溶剂，制备得到单质硫负载多孔石墨烯。
(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，四者质量比为10:7:6:21，超声分散均匀后将溶液转移进水热反应釜中，加热至150℃，反应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4。
对比例1
(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，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，在氮气氛围下加热至60℃，匀速搅拌反应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，其中聚乙烯吡咯烷酮、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16:100:5:110:12，匀速搅拌反应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、质量比为6:1的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℃下匀速搅拌反应36h，静置陈华反应15h，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8h，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，两者质量比为1:1.2，将溶液转移进水热反应釜中，加热至170℃，反应18h，真空干燥除去溶剂，制备得到单质硫负载多孔石墨烯。
(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，四者质量比为10:7.5:4:18，超声分散均匀后将溶液转移进水热反应釜中，加热至140℃，反应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对比材料1。
分别将实施例和对比例中的MnO2纳米球包覆多孔石墨烯的锂硫电池正极材料和正极对比材料置于N-甲基吡咯烷酮溶剂中，加入聚乙烯吡咯烷酮和导电炭黑，搅拌均匀后将溶液涂敷在铝箔表面，进行干燥并剪裁，作为正极工作电极，以金属锂片作为负极，Celgard2400膜作为隔膜，2％的LiNO3+1mol/L的双三氟甲磺酰亚胺锂的乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环混合溶液作为电解液，在氩气氛围中组装成扣式电池，在CHI660E电化学工作站中进行电化学性能测试，测试标准为GB/T 36276-2018。
Figure BDA0002500724840000101
综上所述，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NH3 +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。
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MnO2纳米球组成的MnO2包覆层，比表面巨大的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。

Claims (6)

1.一种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，其特征在于：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。
2.根据权利要求1所述的一种α-MnO2纳米球包覆多孔石墨烯的锂硫电池正极材料，其特征在于：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)向乙醇溶剂中加入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℃，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，反应24-36h，过滤、洗涤并充分干燥，制备得到羧基功能化聚苯乙烯微球；
(2)向蒸馏水中加入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℃下反应24-36h，静置陈华反应12-18h，过滤并洗涤，固体混合产物置于甲苯和醋酸乙酯的混合溶剂中，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)向蒸馏水中加入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；
(4)向蒸馏水溶剂中加入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，过滤、洗涤并干燥，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。
3.根据权利要求2所述的一种α-MnO2纳米球包覆多孔石墨烯的锂硫电池正极材料，其特征在于：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。
4.根据权利要求2所述的一种α-MnO2纳米球包覆多孔石墨烯的锂硫电池正极材料，其特征在于：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。
5.根据权利要求2所述的一种α-MnO2纳米球包覆多孔石墨烯的锂硫电池正极材料，其特征在于：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。
6.根据权利要求2所述的一种α-MnO2纳米球包覆多孔石墨烯的锂硫电池正极材料，其特征在于：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。
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