一种氮掺杂中空石墨烯微球材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种氮掺杂中空石墨烯微球材料及其制备方法和应用；该制备方法包括以带正电荷聚苯乙烯微球为模板，通过静电相互作用将带负电荷的氧化石墨烯包覆在带正电荷聚苯乙烯微球表面形成核壳结构复合物，再加入三聚氰胺通过高温煅烧制备出了性能较好、结构可控的氮掺杂中空石墨烯微球材料；将石墨烯材料制成氮掺杂中空石墨烯微球结构可以增大它的比表面积，高的比表面积可以促使吸附/脱附过程中更多的活性点暴露在外面，可提高储能容量；中空结构也可以促进钠离子在活性物质中快速扩散，并且在充放电过程中为活性物质的体积膨胀收缩提供缓冲空间，提高钠离子电池的倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂中空石墨烯微球材料及其制备方法与应用
本专利技术属于新能源材料-钠离子电池电极材料制备
，更具体地说，本专利技术涉及一种氮掺杂中空石墨烯微球材料及其制备方法与应用。
技术介绍
由于人类日益增加的化石能源消耗，雾霾、温室效应等环境问题日益严重。为了缓解当前环境恶化的现状，需要改变现有不合理的能源结构，提高能源利用率、发展新能源，规模储能成为十分紧迫的问题。在当前研发的储能器件中，锂离子电池具有体积小、重量轻、能量密度高等优点，在手机、笔记本电脑等便携设备以及电动自行车、电动汽车等交通工具中正发挥着越来越重要的作用。锂离子电池的用量逐年增加，特别是支持新能源发展的储能电池需求旺盛，这样电池的成本就成为人们关注的焦点。众所周知，锂离子电池材料中常用的钴和镍等重金属元素，不仅资源稀有、价格昂贵，而且对环境也有不利影响。特别需要指出的是，合成正极材料都需要相当比例的含锂前驱体，而锂的资源十分有限，随着锂离子电池应用范围的快速扩展，必然会出现锂盐供不应求的局面。2015年后期由于我国电动汽车产量快速增长，导致锂离子电池产能的提升，从而出现碳酸锂价格飞涨的局面。可以预期，锂离子电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮掺杂中空石墨烯微球材料，其特征在于，它的结构单元有很统一的尺寸，由空心球和很薄的石墨烯壳组成；外层的石墨烯壳中存在大量垂直于球体表面的介孔，能够在不同方向上为钠离子扩散传输提供路径。

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂中空石墨烯微球材料，其特征在于，它的结构单元有很统一的尺寸，由空心球和很薄的石墨烯壳组成；外层的石墨烯壳中存在大量垂直于球体表面的介孔，能够在不同方向上为钠离子扩散传输提供路径。2.如权利要求1所述的一种氮掺杂中空石墨烯微球材料的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：(1)带正电荷聚苯乙烯微球模板的制备将苯乙烯和聚乙烯基吡咯烷酮溶于去离子水中，然后加入带有搅拌和冷凝装置的反应瓶中，并置于油浴中并且开动搅拌使其混合均匀，加入10～20g/L2,2’-偶氮二异丁基脒盐酸盐溶液，持续通入氮气，40～90min后升温至65～75℃反应15～35h，移至烘箱中干燥获得聚苯乙烯球；其中，聚乙烯基吡咯烷酮与苯乙烯的质量比为1:5～1:15，苯乙烯与2,2’-偶氮二异丁基脒盐酸盐溶液的质量比为50:1～20:1，苯乙烯与去离子水的质量比为1:6～1:16；(2)氮掺杂中空石墨烯微球的制备将带正电荷的聚苯乙烯球水溶液与氧化石墨烯(GO)水溶液混合均匀，在室温下搅拌反应1...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘泓舟，曹雨薇，蒋仲庆，黄宁，岳喜岩，候清漪，王军霞，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33