一种包含氮掺杂石墨烯的正极、其制备方法及采用该正极的锂电池技术

本发明专利技术提供了一种包含氮掺杂石墨烯的锂/亚硫酰氯电池用正极、其制备方法及采用该正极的锂/亚硫酰氯电池，所述锂/亚硫酰氯电池用正极中加入了氮掺杂石墨烯作为催化剂，使得采用本发明专利技术的正极制作得到的锂/亚硫酰氯电池具有更优异的电化学性能，显著提高了锂/亚硫酰氯电池的放电电压及放电容量，常温下用放电测试系统在25mA·cm-2的电流密度条件下放电至2.0V，放电比容量高达1700mAh·g-1以上，放电电压为2.83V，比正极中未加入催化剂的锂/亚硫酰氯电池的放电比容量高约600mAh·g-1，放电电压高100mV。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学领域，涉及一种锂/亚硫酰氯用正极、其制备方法及采用该正极的锂电池，尤其涉及一种包含氮掺杂石墨烯催化剂的锂/亚硫酰氯正极、其制备方法及采用该正极的锂/亚硫酰氯电池。
技术介绍
锂/亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池具有比能量高、储存和使用寿命长、体积小和放电平台稳定等特点，使其被广泛应用于工业生产，例如航空航天、日常生活各领域，尤其是在长寿命仪器仪表中具有广泛的应用。在该电池中，液态的SOCl2既是电解液也是阴极活性物质，因而具有很高的比能量。SOCl2吸附在多孔碳阴极中发生还原反应：2SOCl2+4e-→S↓+SO2+4Cl-，碳作为SOCl2的载体同时也是催化SOCl2还原的催化剂，但SOCl2在固液界面的还原反应很慢，难以支持电池大电流放电，而只能以小电流放电。为了解决锂/亚硫酰氯难以支持大电流放电的问题，通常在锂/亚硫酰氯电池的正极或电解液中加入催化剂，以提高SOCl2的还原反应速度，文献中报道的催化剂主要是过渡金属大环化合物，如铁卟啉和酞菁类及席本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极，其特征在于，所述正极中包含氮掺杂石墨烯作为催化剂，所述氮掺杂石墨烯中，氮原子进入石墨烯分子环状结构中，50wt％以上的氮元素以吡啶型氮的形式存在。

【技术特征摘要】
1.一种正极，其特征在于，所述正极中包含氮掺杂石墨烯作为催化剂，
所述氮掺杂石墨烯中，氮原子进入石墨烯分子环状结构中，50wt％以上的氮元
素以吡啶型氮的形式存在。
2.根据权利要求1所述的正极，其特征在于，所述正极的原料组成包括
氮掺杂石墨烯、炭黑和粘结剂；
优选地，所述炭黑为乙炔黑；
优选地，所述粘结剂为聚四氟乙烯。
3.根据权利要求2所述的正极，其特征在于，所述正极的原料组成中，
氮掺杂石墨烯、炭黑和粘结剂的质量比为(0.1～15)：(8～92)：(2～40)。
4.根据权利要求2所述的正极，其特征在于，所述正极的原料组成中，
氮掺杂石墨烯占炭黑质量的百分比为0.1～40％，优选为0.1～15％；
优选地，所述正极的原料组成中，粘结剂占炭黑质量的百分比为2～40％。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的正极的制备方法，其特征在于，所述
方法包括如下步骤：
(1)将氮掺杂石墨烯、炭黑和粘结剂与溶剂混匀；
(2)加热发泡；
(3)成型，制备得到正极。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述氮掺杂石墨烯、炭黑
和聚四氟乙烯的质量比为(0.1～15)：(8～92)：(2～40)。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述氮掺杂
石墨烯的制备方法如下：
将氮源与石墨烯混合后，在惰性气体的保护下于600～1000℃反应，制备得
到氮掺杂石墨烯；
优选地，步骤(1)所述氮掺杂石墨烯的制备方法中，所述反应的温度优选
为800～1000℃，进一步优选为900℃；
优选地，步骤(1)所述氮掺杂石墨烯的制备方法中，所述反应的时间为
0.5～8h，优选为2h；
优选地，步骤(1)所述氮掺杂石墨烯的制备方法中，所述氮源为有机氮源
和/或无机氮源；
优选地，步骤(1)所述氮掺杂石墨烯的制备方法中，所述惰性气体包括氮
气、氦气、氖气、氩气或氙气中的任意一种或至少两种的混合气体；
优选地，步骤(1)所述溶剂为水...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁中直，李碧梅，徐瑛，刘金成，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44