[發(fā)明專利]一種含氧化石墨烯的鈉離子二次電池電解液制備和應(yīng)用

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• 申請日: 2022-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN114583261A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 殷其德;葉泉;粱振洋;黃貴祥
• 申請（專利權(quán)）人: 山東天潤新能源材料有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/0566
• 分類號(hào): H01M10/0566;H01M10/058;H01M10/054
• 代理公司: 南京業(yè)騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32321
• 代理人: 繆友益

本發(fā)明屬于鈉離子二次電池領(lǐng)域，具體公開了一種含氧化石墨烯的鈉離子二次電池電解液制備和應(yīng)用。所述的氧化石墨烯是分散于鈉離子電池電解液常用溶劑中的。本發(fā)明還公開了相應(yīng)的制備方法，首先將氧化石墨烯加入到有機(jī)溶劑中，經(jīng)過一定時(shí)間的加熱超聲、加熱攪拌處理，形成氧化石墨烯的有機(jī)溶劑分散液；隨后按照一定的比例將分散液加入電解液中，形成含氧化石墨烯的鈉離子電池電解液。本發(fā)明制備過程簡單，易于產(chǎn)業(yè)化調(diào)控，且本發(fā)明電解液中的氧化石墨烯可以在正負(fù)極表面發(fā)生還原反應(yīng)形成均勻的還原石墨烯保護(hù)層，阻止電解液對(duì)電極材料的侵蝕，使電極電化學(xué)性能得到明顯改善，提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈉離子二次電池領(lǐng)域，具體涉及一種含氧化石墨烯的鈉離子二次電池電解液制備和應(yīng)用。

背景技術(shù)

鈉離子二次電池能夠廣泛的應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車和電網(wǎng)儲(chǔ)能中，這些應(yīng)用要求鈉離子電池具有高能量和功率密度、長循環(huán)壽命、低成本并且環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。盡管在過去的幾十年中在該領(lǐng)域取得了長足的進(jìn)步，但仍需進(jìn)一步改善鈉離子電池電化學(xué)性能，以滿足日益增長的需求。迄今為止，電極表面工程已被證明是提高鈉離子二次電池性能的最有前途的策略之一，通過合理的電極表面工程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了鈉離子二次電池的重大進(jìn)步。

以鈉金屬負(fù)極為例，理想的電極表面有望阻止電解質(zhì)和電極之間的副反應(yīng)，并可以構(gòu)筑理想的人造固體/電解質(zhì)界面膜，該膜可抑制鈉枝晶的產(chǎn)生。目前，電極表面工程的方法包括電沉積、化學(xué)氣相沉積、原子層沉積等，都取得了一定的進(jìn)展。然而，由于在這些不同的電極材料中存在多樣性，因此這些策略通常僅限于某一種電極材料的某一種特殊功能進(jìn)行改性，且制備工藝復(fù)雜且昂貴。考慮到所有這些，探索一種適用于電極表面工程的通用且簡便的策略既緊迫又充滿挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)背景技術(shù)所述，本發(fā)明旨在提供含氧化石墨烯的鈉離子二次電池電解液制備和應(yīng)用，以解決現(xiàn)有鈉二次電池電極界面問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種含氧化石墨烯的鈉離子二次電池電解液制備和應(yīng)用，其特征在于，包括氧化石墨烯分散液、正負(fù)極極片基體和在正負(fù)極極片表面的包覆層，所述包覆層為還原石墨烯。

優(yōu)選地，所述氧化石墨烯分散溶劑為鈉離子電池電解液用有機(jī)溶劑的一種或多種的組合。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種含氧化石墨烯的鈉離子二次電池電解液制備和應(yīng)用，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將氧化石墨烯分散于鈉離子電池電解液用有機(jī)溶劑中，再進(jìn)行加熱超聲、加熱攪拌處理，形成氧化石墨烯分散液；

S2、將S1得到的氧化石墨烯分散液加入鈉離子電解液中，形成含氧化石墨烯的鈉離子電池電解液；

S3、將氧化石墨烯的鈉離子電池電解液組裝鈉離子電池，在充放電過程中氧化石墨烯發(fā)生還原反應(yīng)在正負(fù)極表面均勻包覆上一層還原石墨烯。

優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸丙烯酯(PC)、1,3-二氧戊烷（DOL）、乙二醇二甲醚(DME)等一種或多種溶劑的組合。

優(yōu)選地，所述氧化石墨烯在有機(jī)溶劑中的濃度為0.1～5 mg/ml，進(jìn)一步的優(yōu)選范圍為0.5～2 mg/ml，合理的設(shè)計(jì)包覆層的厚度是保證電極極片可以發(fā)揮優(yōu)秀電化學(xué)性能的關(guān)鍵之一。

優(yōu)選地，所述超聲溫度為50～60℃，超聲時(shí)間為2～4 h，超聲功率為100～200W。

優(yōu)選地，所述攪拌的加熱溫度為40～50℃，攪拌速度為300～400 r/min，攪拌時(shí)間為2～6 h，加熱攪拌是獲得均勻分散氧化石墨烯的必要步驟，氧化石墨烯的均勻分散又是電極極片表面獲得均勻包覆層的保障。

優(yōu)選地，所述氧化石墨烯在電解液中的濃度為0.05～0.1 mg/ml。