一步法制备二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料的方法与流程

本发明涉及一种锂硫电池正极材料的制备方法。

背景技术：

锂硫电池正极硫拥有1675mAh/g的理论比容量和2567Wh/kg的理论能量密度，因而被广泛研究，作为最有可能的下一代储能电池之一，硫单质拥有成本低、原料丰富、环境友好等优点，尽管拥有这些优异的特点，但是因为硫电极的循环性能差，和较低的比功率，阻碍了锂硫电池的发展，硫的电子电导率室温下只有5×10^-30S/cm，这降低了活性物质的利用率，在充放电时体积膨胀80％导致电极结构不稳定，另一个就是多硫化物的穿梭效应，导致了容量的快速衰减和较低的库伦效率。

因此研究人员设计电极材料，使用不同的碳材料、导电聚合物、金属氧化物来包覆活性物质，其中碳材料以石墨烯研究更广泛，因为其良好的电子电导率和机械性能、较大的比表面积，最近的研究表明石墨烯包覆硫具有良好的电化学性能，但是复杂的制备方法和限制多硫化物的穿梭效应有限，限制了其实际应用。

技术实现要素：

本发明是为了解决目前锂硫电池正极材料中石墨烯包覆硫材料复杂的制备方法和限制多硫化物的穿梭效应有限的技术问题，而提供一种一步法制备二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料的方法。

本发明的一步法制备二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料的方法是按以下步骤进行的：

一、制备氧化石墨烯膏：向氧化石墨烯水溶液中加入KOH，在温度为95℃的水浴中加热2h，冷却至室温，在转速为10000转/分的条件下离心10min，收集全部膏状物，再将全部膏状物放入蒸馏水中超声分散3h～4h，得到氧化石墨烯膏；所述的氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的浓度是1mg/mL；所述的氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯与KOH的质量比为1:8；所述的氧化石墨烯膏中氧化石墨烯的浓度是2.5mg/mL～20mg/mL；

二、将纳米硫、纳米二氧化钛和步骤一中得到的氧化石墨烯膏混合球磨7h，在温度为-18℃～-20℃的条件下冷冻3h，得到冰块状混合物，将HI水溶液倒入冰块状混合物中使得冰块状混合物完全浸没到HI水溶液中，在温度为5℃的条件下浸泡12h，然后在室温下浸泡6h～24h，依次用乙醇和去离子水抽滤洗涤，取滤饼，然后在真空干燥箱中滤饼在温度为60℃和真空的条件下干燥24h，即得到二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料；所述的纳米二氧化钛和纳米硫的质量比为1:(2～5)；步骤一中所述的氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯和步骤二中所述纳米硫的质量比为1:(7～9)；所述的HI水溶液中HI的浓度为1mol/L～5mol/L。

本发明通过在电极材料中添加二氧化钛，能够通过二氧化钛与多硫化物的化学键有效限制多硫化物的扩散溶解，而一般的水热法和化学气相沉积等方法不利于材料的工业化生产，而本发明使用亲水的纳米二氧化钛，通过球磨简单工艺制备材料，为工业化生产提高可能。

本发明合成的锂硫电池正极材料颗粒分布均匀，二氧化钛均匀地包覆在硫颗粒表面，在合适的包覆量下，无多余分布二氧化钛和未包覆的硫表面。在适量的石墨烯再包覆下，提高了材料的电子电导率，减小了材料的极化。充放电测试表明，本发明合成的锂硫电池正极材料在适量比例的二氧化钛和石墨烯共包覆的核壳结构下，拥有良好的电化学性能，在0.1C倍率下充放电循环100次，其首次放电容量969.1mAh/g，在100次循环后放电容量558.6mAh/g，100次0.1C循环库伦效率高达57.6％，其还有良好的倍率性能，在0.2C首次放电容量为640.8mAh/g，0.5C首次放电容量为539.1mAh/g，1C首次放电容量为400.1mAh/g，2C首次放电容量为248.1mAh/g，3C首次放电容量为132.1mAh/g。由首次充放电曲线可以看出，适当的二氧化钛包覆有效的是的硫的充放电反应平稳，石墨烯的包覆提高硫的利用率。由阻抗图谱可以看出，二氧化钛和石墨烯的包覆会减小极化，包覆量越大，极化越小。由循环伏安图可以看出，二氧化钛的包覆会提高反应活性，石墨烯包覆提高反应的循环性能。由EDS图可以看出，二氧化钛、石墨烯均匀包覆在硫表面，元素分布均匀。

附图说明

图1是XRD图，是硫，是二氧化钛，曲线1是试验一得到的混合物，曲线2是试验二得到的混合物，曲线3是试验三得到的混合物；

图2是XRD图，是硫，是二氧化钛，是氧化石墨烯，曲线1是试验四得到的二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料，曲线2是试验五得到的二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料，曲线3是试验六得到的二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料，曲线4是试验七得到的二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料；

图3是试验四步骤二中的纳米硫的SEM图；

图4是试验四步骤二中的纳米二氧化钛的SEM图；

图5是试验三得到混合物的SEM图；

图6是试验二得到混合物的SEM图；

图7是试验一得到混合物的SEM图；

图8是试验四得到的二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料的SEM图；

图9是试验五得到的二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料的SEM图；

图10是试验六得到的二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料的SEM图；

图11是循环性能曲线图，曲线1是试验十装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线2是试验九装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线3是试验十一装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线4是试验八装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果；

图12是循环性能曲线图，曲线1是试验十三装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线2是试验十五装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线3是试验十四装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线4是试验十二装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果；

图13是首次充放电曲线图，曲线1是试验八装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线2是试验九装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线3是试验十装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线4是试验十一装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果；

图14是首次充放电曲线图，曲线1是试验十四装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线2是试验十二装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线3是试验十三装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线4是试验十五装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果。

图15是倍率性能图，■是试验八装配的纽扣电池，●是试验十一装配的纽扣电池，▲是试验十装配的纽扣电池，▼是试验九装配的纽扣电池；

图16是倍率性能图，■是试验十三装配的纽扣电池，●是试验十二装配的纽扣电池，▲是试验十四装配的纽扣电池，▼是试验十五装配的纽扣电池；

图17是阻抗图，曲线1是试验八装配的纽扣电池，曲线2是试验十装配的纽扣电池，曲线3是试验十一装配的纽扣电池，曲线4是试验九装配的纽扣电池；

图18是阻抗图，曲线1是试验十三装配的纽扣电池，曲线2是试验十二装配的纽扣电池，曲线3是试验十五装配的纽扣电池，曲线4是试验十四装配的纽扣电池；

图19是CV图，曲线1是试验八装配的纽扣电池，曲线2是试验十一装配的纽扣电池，曲线3是试验十装配的纽扣电池，曲线4是试验九装配的纽扣电池；

图20是试验十三装配的纽扣电池的CV循环3次图；

对试验二得到的混合物进行EDS测试，图21是氧元素，图22是S元素，图23是钛元素；

对试验六得到的二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料进行EDS测试，图24是碳元素，图25是氧元素，图26是硫元素，图27是钛元素。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式为一步法制备二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料的方法，具体是按以下步骤进行的：

一、制备氧化石墨烯膏：向氧化石墨烯水溶液中加入KOH，在温度为95℃的水浴中加热2h，冷却至室温，在转速为10000转/分的条件下离心10min，收集全部膏状物，再将全部膏状物放入蒸馏水中超声分散3h～4h，得到氧化石墨烯膏；所述的氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的浓度是1mg/mL；所述的氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯与KOH的质量比为1:8；所述的氧化石墨烯膏中氧化石墨烯的浓度是2.5mg/mL～20mg/mL；

二、将纳米硫、纳米二氧化钛和步骤一中得到的氧化石墨烯膏混合球磨7h，在温度为-18℃～-20℃的条件下冷冻3h，得到冰块状混合物，将HI水溶液倒入冰块状混合物中使得冰块状混合物完全浸没到HI水溶液中，在温度为5℃的条件下浸泡12h，然后在室温下浸泡6h～24h，依次用乙醇和去离子水抽滤洗涤，取滤饼，然后在真空干燥箱中滤饼在温度为60℃和真空的条件下干燥24h，即得到二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料；所述的纳米二氧化钛和纳米硫的质量比为1:(2～5)；步骤一中所述的氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯和步骤二中所述纳米硫的质量比为1:(7～9)；所述的HI水溶液中HI的浓度为1mol/L～5mol/L。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯的制备方法如下：

在250mL的三颈瓶中加入120mL质量分数为98％的浓硫酸，然后置于0℃的冰水浴中，再加入5g石墨与2.5g NaNO₃，磁力搅拌30min，然后每隔10min加3g粉末状KMnO₄，总共加5次，在冰水浴和搅拌条件下继续反应2h；

然后在35℃的恒温油浴中继续搅拌2h，将反应物缓慢加入到360mL的蒸馏水中，并控制加入的速度使反应温度不超过90℃，然后在75℃下继续恒温反应1h，得到棕色的悬浮液，取出色的悬浮液置于通风橱中，加入40℃的蒸馏水1000mL，然后加入50mL的质量浓度为30％的双氧水溶液，静置12h，使用250mL的5wt％的盐酸清洗抽滤3次，取出滤饼，在50℃的鼓风干燥箱中干燥24h，得到氧化石墨烯。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的氧化石墨烯膏中氧化石墨烯的浓度是20mg/mL。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中所述的纳米二氧化钛和纳米硫的质量比为1:4。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯和步骤二中所述纳米硫的质量比为1:8。其它与具体实施方式一相同。

通过以下试验验证本发明的效果：

试验一：将纳米硫和纳米二氧化钛混合球磨7h，得到混合物；所述的纳米二氧化钛和纳米硫的质量比为3:7。

试验二：将纳米硫和纳米二氧化钛混合球磨7h，得到混合物；所述的纳米二氧化钛和纳米硫的质量比为1:4。

试验三：将纳米硫和纳米二氧化钛混合球磨7h，得到混合物；所述的纳米二氧化钛和纳米硫的质量比为1:9。

试验四：本试验为一步法制备二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料的方法，具体是按以下步骤进行的：

一、制备氧化石墨烯膏：向氧化石墨烯水溶液中加入KOH，在温度为95℃的水浴中加热2h，冷却至室温，在转速为10000转/分的条件下离心10min，收集全部膏状物，再将全部膏状物放入蒸馏水中超声分散3h，得到氧化石墨烯膏；所述的氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的浓度是1mg/mL；所述的氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯与KOH的质量比为1:8；所述的氧化石墨烯膏中氧化石墨烯的浓度是20mg/mL；

二、将纳米硫、纳米二氧化钛和步骤一中得到的氧化石墨烯膏混合球磨7h，在温度为-18℃的条件下冷冻3h，得到冰块状混合物，将HI水溶液倒入冰块状混合物中使得冰块状混合物完全浸没到HI水溶液中，在温度为5℃的条件下浸泡12h，然后在室温下浸泡12h，依次用乙醇和去离子水抽滤洗涤，取滤饼，然后在真空干燥箱中滤饼在温度为60℃和真空的条件下干燥24h，即得到二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料；所述的纳米二氧化钛和纳米硫的质量比为1:4；步骤一中所述的氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯和步骤二中所述纳米硫的质量比为1:8；所述的HI水溶液中HI的浓度为3mol/L。

步骤一中所述的氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯的制备方法如下：

在250mL的三颈瓶中加入120mL质量分数为98％的浓硫酸，然后置于0℃的冰水浴中，再加入5g石墨与2.5g NaNO₃，磁力搅拌30min，然后每隔10min加3g粉末状KMnO₄，总共加5次，在冰水浴和搅拌条件下继续反应2h；

然后在35℃的恒温油浴中继续搅拌2h，将反应物缓慢加入到360mL的蒸馏水中，并控制加入的速度使反应温度不超过90℃，然后在75℃下继续恒温反应1h，得到棕色的悬浮液，取出色的悬浮液置于通风橱中，加入40℃的蒸馏水1000mL，然后加入50mL的质量浓度为30％的双氧水溶液，静置12h，使用250mL的5wt％的盐酸清洗抽滤3次，取出滤饼，在50℃的鼓风干燥箱中干燥24h，得到氧化石墨烯。

试验五：本试验与试验四不同的是：步骤一中所述的氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯和步骤二中所述纳米硫的质量比为1:4，其它与试验四相同。

试验六：本试验与试验四不同的是：步骤一中所述的氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯和步骤二中所述纳米硫的质量比为3:4，其它与试验四相同。

试验七：一、制备氧化石墨烯膏：向氧化石墨烯水溶液中加入KOH，在温度为95℃的水浴中加热2h，冷却至室温，在转速为10000转/分的条件下离心10min，收集全部膏状物，再将全部膏状物放入蒸馏水中超声分散3h，得到氧化石墨烯膏；所述的氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的浓度是1mg/mL；所述的氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯与KOH的质量比为1:8；所述的氧化石墨烯膏中氧化石墨烯的浓度是20mg/mL；

二、将纳米硫和步骤一中得到的氧化石墨烯膏混合球磨7h，在温度为-18℃的条件下冷冻3h，得到冰块状混合物，将HI水溶液倒入冰块状混合物中使得冰块状混合物完全浸没到HI水溶液中，在温度为5℃的条件下浸泡12h，然后在室温下浸泡12h，依次用乙醇和去离子水抽滤洗涤，取滤饼，然后在真空干燥箱中滤饼在温度为60℃和真空的条件下干燥24h，即得到石墨烯包覆的核壳结构锂硫电池正极材料；步骤一中所述的氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯和步骤二中所述纳米硫的质量比为1:2；所述的HI水溶液中HI的浓度为3mol/L。

步骤一中所述的氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯的制备方法如下：

在250mL的三颈瓶中加入120mL质量分数为98％的浓硫酸，然后置于0℃的冰水浴中，再加入5g石墨与2.5g NaNO₃，磁力搅拌30min，然后每隔10min加3g粉末状KMnO₄，总共加5次，在冰水浴和搅拌条件下继续反应2h；

然后在35℃的恒温油浴中继续搅拌2h，将反应物缓慢加入到360mL的蒸馏水中，并控制加入的速度使反应温度不超过90℃，然后在75℃下继续恒温反应1h，得到棕色的悬浮液，取出色的悬浮液置于通风橱中，加入40℃的蒸馏水1000mL，然后加入50mL的质量浓度为30％的双氧水溶液，静置12h，使用250mL的5wt％的盐酸清洗抽滤3次，取出滤饼，在50℃的鼓风干燥箱中干燥24h，得到氧化石墨烯。

试验八：将纳米硫作为电极材料、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按照质量比8:1:1制备活性材料，以铝箔为集流体，LiTFSI(1mol/L)、LiNO₃(0.1mol/L)的DOL/DME为电解液，装配成纽扣电池。

试验九：将试验一制备的混合物作为电极材料、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按照质量比8:1:1制备活性材料，以铝箔为集流体，LiTFSI(1mol/L)、LiNO₃(0.1mol/L)的DOL/DME为电解液，装配成纽扣电池。

试验十：将试验二制备的混合物作为电极材料、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按照质量比8:1:1制备活性材料，以铝箔为集流体，LiTFSI(1mol/L)、LiNO₃(0.1mol/L)的DOL/DME为电解液，装配成纽扣电池。

试验十一：将试验三制备的混合物作为电极材料、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按照质量比8:1:1制备活性材料，以铝箔为集流体，LiTFSI(1mol/L)、LiNO₃(0.1mol/L)的DOL/DME为电解液，装配成纽扣电池。

试验十二：将试验四制备的二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料作为电极材料、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按照质量比8:1:1制备活性材料，以铝箔为集流体，LiTFSI(1mol/L)、LiNO₃(0.1mol/L)的DOL/DME为电解液，装配成纽扣电池。

试验十三：将试验五制备的二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料作为电极材料、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按照质量比8:1:1制备活性材料，以铝箔为集流体，LiTFSI(1mol/L)、LiNO₃(0.1mol/L)的DOL/DME为电解液，装配成纽扣电池。

试验十四：将试验六制备的二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料作为电极材料、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按照质量比8:1:1制备活性材料，以铝箔为集流体，LiTFSI(1mol/L)、LiNO₃(0.1mol/L)的DOL/DME为电解液，装配成纽扣电池。

试验十五：将试验七制备的石墨烯包覆的核壳结构锂硫电池正极材料作为电极材料、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按照质量比8:1:1制备活性材料，以铝箔为集流体，LiTFSI(1mol/L)、LiNO₃(0.1mol/L)的DOL/DME为电解液，装配成纽扣电池。

图1是XRD图，是硫，是二氧化钛，曲线1是试验一得到的混合物，曲线2是试验二得到的混合物，曲线3是试验三得到的混合物。

图2是XRD图，是硫，是二氧化钛，是氧化石墨烯，曲线1是试验四得到的二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料，曲线2是试验五得到的二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料，曲线3是试验六得到的二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料，曲线4是试验七得到的二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料。从图1和2可以看出，两个图中的曲线1-3在2θ为27°、36°和54°左右都有明显的衍射峰，这与锐钛矿TiO₂的特征峰相对应，复合材料的衍射峰同样都有S的特征峰，说明材料中二氧化钛、硫以晶体形式存在，随着二氧化钛的比例上升，硫的特征峰强度有所减弱，说明硫被包覆更的紧密，在图2中，二氧化钛的衍射峰强度较图1有所减弱，随着石墨烯的包覆量上升，硫的特征峰进一步减弱，说明硫也被包覆的更紧密。

图3是试验四步骤二中的纳米硫的SEM图，图4是试验四步骤二中的纳米二氧化钛的SEM图，图5是试验三得到混合物的SEM图，图6是试验二得到混合物的SEM图，图7是试验一得到混合物的SEM图，图8是试验四得到的二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料的SEM图，图9是试验五得到的二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料的SEM图，图10是试验六得到的二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料的SEM图，从图中可以看出材料颗粒分布均匀，二氧化钛均匀地包覆在硫颗粒表面，在纳米二氧化钛和纳米硫的质量比为1:4的包覆量下，无多余分布二氧化钛和未包覆的硫表面；在纳米二氧化钛和纳米硫的质量比为1:4；步骤一中所述的氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯和步骤二中所述纳米硫的质量比为1:4的石墨烯再包覆下，材料包覆均匀。

图11是循环性能曲线图，曲线1是试验十装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线2是试验九装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线3是试验十一装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线4是试验八装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果。

图12是循环性能曲线图，曲线1是试验十三装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线2是试验十五装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线3是试验十四装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线4是试验十二装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果。

图13是首次充放电曲线图，曲线1是试验八装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线2是试验九装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线3是试验十装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线4是试验十一装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果。

图14是首次充放电曲线图，曲线1是试验十四装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线2是试验十二装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线3是试验十三装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果，曲线4是试验十五装配的纽扣电池在0.1C倍率下测试结果。

从图11-14可以看出，在纳米二氧化钛和纳米硫的质量比为1:4，氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯和步骤二中所述纳米硫的质量比为1:4比例的二氧化钛和石墨烯共包覆的核壳结构下，拥有良好的电化学性能，在0.1C倍率下充放电循环100次，其首次放电容量969.1mAh/g，在100次循环后放电容量558.6mAh/g，100次0.1C循环库伦效率高达57.6％，二氧化钛包覆有效的是的硫的充放电反应平稳，石墨烯的包覆提高硫的利用率。

图15是倍率性能图，■是试验八装配的纽扣电池，●是试验十一装配的纽扣电池，▲是试验十装配的纽扣电池，▼是试验九装配的纽扣电池。

图16是倍率性能图，■是试验十三装配的纽扣电池，●是试验十二装配的纽扣电池，▲是试验十四装配的纽扣电池，▼是试验十五装配的纽扣电池。

图15和16的测试条件如下：前5次循环次数在0.1C倍率下测试，在6-10次循环次数在0.2C倍率下测试，在11-15次循环次数在0.5C倍率下测试，在16-20次循环次数在1C倍率下测试，在21-25次循环次数在2C倍率下测试，在26-30次循环次数在3C倍率下测试，在31-130次循环次数在0.1C倍率下测试。

由图15和16可以看出，材料有良好的倍率性能，在0.2C首次放电容量为640.8mAh/g，0.5C首次放电容量为539.1mAh/g，1C首次放电容量为400.1mAh/g，2C首次放电容量为248.1mAh/g，3C首次放电容量为132.1mAh/g。

图17是阻抗图，曲线1是试验八装配的纽扣电池，曲线2是试验十装配的纽扣电池，曲线3是试验十一装配的纽扣电池，曲线4是试验九装配的纽扣电池。

图18是阻抗图，曲线1是试验十三装配的纽扣电池，曲线2是试验十二装配的纽扣电池，曲线3是试验十五装配的纽扣电池，曲线4是试验十四装配的纽扣电池。

由图17-18可以看出，二氧化钛和石墨烯的包覆会减小极化，包覆量越大，极化越小。

图19是CV图，曲线1是试验八装配的纽扣电池，曲线2是试验十一装配的纽扣电池，曲线3是试验十装配的纽扣电池，曲线4是试验九装配的纽扣电池。

图20是试验十三装配的纽扣电池的CV循环3次图。

由图19-20可以看出二氧化钛的包覆会提高反应活性，石墨烯包覆提高反应的循环性能。

对试验二得到的混合物进行EDS测试，图21是氧元素，图22是S元素，图23是钛元素。

对试验六得到的二氧化钛和石墨烯双层共包覆的核壳结构锂硫电池正极材料进行EDS测试，图24是碳元素，图25是氧元素，图26是硫元素，图27是钛元素。

由图21-27可以看出二氧化钛、石墨烯均匀包覆在硫表面，元素分布均匀。