[發(fā)明專利]一種高氮摻雜類石墨烯納米粒子的制備方法及其作為鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410400252.3
• 申請(qǐng)日: 2014-08-14
• 公開（公告）號(hào): CN104201385A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳乾旺;鄭方才
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/583
• 分類號(hào): H01M4/583
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.一種高氮摻雜類石墨烯納米粒子的制備方法，其特征在于：在室溫環(huán)境下，將50mL含有105mg硝酸鋅Zn(NO₃)的甲醇溶液滴入到50mL含有120mg的2-甲基咪唑C₄H₆N₂和1.5g聚乙烯吡咯烷酮PVP的甲醇溶液中，攪拌均勻后靜置10小時(shí)，離心分離得到前驅(qū)物ZIF-8納米粒子；

將所得的前驅(qū)物ZIF-8納米粒子置于高溫爐中，在氮?dú)鈿夥罩幸?℃/min的速率升溫到600-1000℃，其中氮?dú)饬髁繛?00ml/min；恒溫煅燒8小時(shí)，自然冷卻至室溫后，用稀鹽酸除去樣品上殘留的雜質(zhì)，然后依次用水和乙醇洗滌樣品三次后，所得多面體粒子即是由目標(biāo)產(chǎn)物氮摻雜類石墨烯納米粒子聚集而成。

2.如權(quán)利要求1所述的高氮摻雜類石墨烯納米粒子的制備方法，其特征在于：不同溫度下煅燒所得到的高氮摻雜類石墨烯納米粒子樣品有差異，隨著溫度的升高，所得樣品含氮量降低；且隨著溫度的升高，所得樣品中吡咯型氮N-5、吡啶型氮N-6和石墨型氮N-C三種類型氮的含量也發(fā)生變化。

3.權(quán)利要求1或2所述高氮摻雜類石墨烯納米粒子作為鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用。

4.如權(quán)利要求1所述的高氮摻雜類石墨烯納米粒子用作鋰離子電池負(fù)極材料的測(cè)試電池的制備方法，其特征在于：將在600-1000℃煅燒溫度下得到的高氮摻雜類石墨烯納米粒子和乙炔黑及聚偏氟乙烯PVDF按質(zhì)量比50％：15％：35％混合制成泥漿狀物質(zhì)，將所述泥漿狀物質(zhì)均勻涂在銅箔上，在80℃的烘箱中烘干后，將銅箔剪成直徑為14mm的圓形電極片；以負(fù)載有高氮摻雜類石墨烯納米粒子的電極片為正極，以直徑為14mm的圓形金屬鋰片為負(fù)極，以由碳酸亞乙酯EC和碳酸二乙酯DEC按質(zhì)量比1:1混合構(gòu)成的、含濃度為1mol/L的六氟磷酸鋰LiPF₆的混合溶液為電解液，以直徑為16mm的圓形聚丙烯薄膜為隔膜，在氬氣氛圍保護(hù)的手套箱里組裝成紐扣電池，作為測(cè)試電池。

5.對(duì)根據(jù)權(quán)利要求4所述的高氮摻雜類石墨烯納米粒子用作鋰離子電池負(fù)極材料的測(cè)試電池進(jìn)行充放電性能測(cè)試，其特征在于：在電流密度為100mA/g下，測(cè)試電池的首次放電容量達(dá)到了3487mAh/g，在循環(huán)了50次后，放電容量保持在2132mAh/g，是第二次放電容量的99.2％；測(cè)試電池在電流密度為5A/g下，循環(huán)1000次后，放電容量依然能保持在785mAh/g；測(cè)試電池分別在電流密度為100mA/g、200mA/g、400mA/g、600mA/g、800mA/g、1600mA/g條件下測(cè)試時(shí)，其對(duì)應(yīng)的平均容量為2163mAh/g、1790mAh/g、1588mAh/g、1463mAh/g、1361mAh/g和1182mAh/g。