[發明專利]三相功能性石墨烯凝膠電解質及其合成工藝

在審

• 申請號: 201810076297.8
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108321430A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 梁思敬;司徒若祺;余朗生
• 申請（專利權）人: 天元羲王控股有限公司
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056
• 代理公司: 深圳市神州聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 44324
• 代理人: 周松強

1.一種三相功能性石墨烯凝膠電解質，其特征在于，包括以下成分：鑲嵌有三種不同離子的三晶格式石墨烯材料、水性聚氨酯材料、螯合劑以及硼砂；三晶格式的石墨烯材料的構造為三晶格處于同一平面上，且兩晶格在上另一晶格在下或一晶格在上另兩晶格在下的分子結構，由于所有物質的電子相位的特性，同樣的物質在反應過程中都有同相排斥現象，不同的物質在反應過程中有異相相吸引現象，利用石墨烯晶格為載體，在三個晶格內裝入不同鑲嵌離子，相位不同的鑲嵌離子在三晶格上依次排布形成穩定的分子團結構。

2.根據權利要求1所述的三相功能性石墨烯凝膠電解質，其特征在于，三個晶格內裝入的鑲嵌離子包括：金離子、銀離子、鉑離子、銅離子、鐵離子以及稀土離子，且石墨烯材料的石墨烯基材為四層以下的2D石墨烯材料。

3.根據權利要求1所述的三相功能性石墨烯凝膠電解質，其特征在于，所述水性聚氨酯材料為聚亞安酯。

4.根據權利要求1所述的三相功能性石墨烯凝膠電解質，其特征在于，所述螯合劑為乙二胺四乙酸或吡嗪四羧酸二酐。

5.一種三相功能性石墨烯凝膠電解質的合成工藝，其特征在于，包括以下合成步驟：

將水性聚氨酯材料以及螯合劑加入到鑲嵌有三種不同離子的三晶格式石墨烯材料中進行充分混合，水性聚氨酯材料實現三種物料的均衡分散，螯合劑將水性聚氨酯材料的分子與石墨烯分子牢固鏈接起來；

向混合物料中加入硼砂以增加粘稠度達到凝膠狀態；

在凝膠中石墨烯小片相互鏈接成多條線路，以形成具有導電與離子交換效能的固態凝膠電解質。

6.根據權利要求5所述的三相功能性石墨烯凝膠電解質的合成工藝，其特征在于，在合成工藝中，鑲嵌有三種不同離子的三晶格式石墨烯材料、水性聚氨酯材料、螯合劑以及硼砂均在超聲波分散機中進行分散，分散過程在負壓條件下進行。

7.根據權利要求6所述的三相功能性石墨烯凝膠電解質的合成工藝，其特征在于，超聲波分散機中的超聲波功率為1-5kW，超聲分散時間為1h。

8.根據權利要求5所述的三相功能性石墨烯凝膠電解質的合成工藝，其特征在于，在合成工藝中，水性聚氨酯材料與石墨烯材料的質量比為1000:10-1000:500，水性聚氨酯材料與螯合劑的質量比為3000:1-50000:10。

9.根據權利要求5所述的三相功能性石墨烯凝膠電解質的合成工藝，其特征在于，石墨烯材料的三個晶格內裝入的鑲嵌離子包括：金離子、銀離子、鉑離子、銅離子、鐵離子以及稀土離子，且石墨烯材料的石墨烯基材為四層以下的2D石墨烯材料；水性聚氨酯材料為聚亞安酯；螯合劑為乙二胺四乙酸或吡嗪四羧酸二酐。

10.一種三相功能性石墨烯凝膠電解質的應用，其特征在于，將該三相功能性石墨烯凝膠電解質應用在電池材料上作為導電并進行離子交換的介質。