[發(fā)明專利]基于自支撐氟氮摻雜石墨烯薄膜的鈉電池在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710084011.6 | 申請日： | 2017-02-16 |
| 公開（公告）號： | CN108448164A | 公開（公告）日： | 2018-08-24 |
| 發(fā)明（設計）人： | 封偉;陳昱霖;李瑀 | 申請（專利權(quán)）人： | 天津大學 |
| 主分類號： | H01M10/054 | 分類號： | H01M10/054;H01M4/583 |
| 代理公司： | 天津創(chuàng)智天誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 12214 | 代理人： | 王秀奎 |
| 地址： | 300072*** | 國省代碼： | 天津;12 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 氮摻雜石墨烯 自支撐 氧化石墨烯薄膜 薄膜 氧化石墨烯 鈉電池 制備 機械性能 正極 電解質(zhì)溶液 鈉離子電池 碳酸二甲酯 碳酸亞乙酯 真空過濾法 電學性能 干燥法制 高氯酸鈉 均勻設置 空氣氣氛 密閉加熱 去離子水 負極 浸入 氮元素 混合液 氫氟酸 基底 液膜 乙腈 鑄型 保溫 耗時 摻雜 | ||
1.一種基于自支撐氟氮摻雜石墨烯薄膜的鈉電池，其特征在于，鈉為負極，自支撐氟氮摻雜石墨烯薄膜為正極，碳酸亞乙酯/碳酸二甲酯的高氯酸鈉溶液為電解質(zhì)溶液，其中碳酸亞乙酯和碳酸二甲酯的體積比為1:1，高氯酸鈉的濃度為1mol/L；自支撐氟氮摻雜石墨烯薄膜中，氮元素的摻雜量平均可達2—9.5％，氟元素的摻雜量平均可達1—2％，并按照下述步驟進行制備：
步驟1，將均勻分散有氧化石墨烯的去離子水均勻設置在基底上，形成液膜，在空氣氣氛中50—80攝氏度下干燥，得到氧化石墨烯薄膜；
步驟2，將氧化石墨烯薄膜浸入到由乙腈和氫氟酸所組成的混合液中，密閉加熱至90—180攝氏度，不含90攝氏度和180攝氏度兩個端點，保溫24—48小時，以實現(xiàn)氟氮元素對氧化石墨烯薄膜的摻雜；由乙腈和氫氟酸所組成的混合液中，氫氟酸為質(zhì)量百分數(shù)為40—50％氫氟酸的水溶液，乙腈和氫氟酸的體積比為(20—30)：(1—5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自支撐氟氮摻雜石墨烯薄膜的鈉電池，其特征在于，在步驟1中，干燥時間為20—24小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自支撐氟氮摻雜石墨烯薄膜的鈉電池，其特征在于，在步驟1中，將氧化石墨烯超聲振蕩分散在去離子水中，得到2—10mg/mL的氧化石墨烯水溶液(即氧化石墨烯溶解形成棕色溶液)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自支撐氟氮摻雜石墨烯薄膜的鈉電池，其特征在于，在步驟2中，密閉加熱至100—150攝氏度，保溫24—36小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自支撐氟氮摻雜石墨烯薄膜的鈉電池，其特征在于，在步驟2中，乙腈和氫氟酸的體積比為(20—25)：(1—3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自支撐氟氮摻雜石墨烯薄膜的鈉電池，其特征在于，自支撐氟氮摻雜石墨烯薄膜的摻雜程度和機械性能通過水熱溫度來進行調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自支撐氟氮摻雜石墨烯薄膜的鈉電池，其特征在于，氮元素的摻雜提高碳基電極的導電性和表面親水性，氟元素的引入則形成了碳氟半離子鍵從而增加了電極上的活性位點和石墨烯的層間距。
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