多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料及其制备方法和电池技术

本发明专利技术涉及电池技术领域，具体而言，涉及多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料及其制备方法和电池；本发明专利技术的制备方法包括：将硝酸铜、硝酸银与氧化石墨烯混合后，再滴加氨水，制成含有铜氨和银氨的混合溶液；添加葡萄糖溶液，加热，制得负极材料。本发明专利技术的制备方法制得的多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料能够增加导电性，并具备优异的电学和电化学性质。并具备优异的电学和电化学性质。并具备优异的电学和电化学性质。

【技术实现步骤摘要】
多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料及其制备方法和电池


[0001]本专利技术涉及电池
，具体而言，涉及多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料及其制备方法和电池。

技术介绍

[0002]钠离子电池(Sodium
‑
ion battery)，是一种二次电池(充电电池)，主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，其与锂离子电池的工作原理相似，具体地，在充放电过程中，Na
+
在两个电极之间往返嵌入和脱出：充电时，Na
+
从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极；放电时则相反。
[0003]但是，相关技术提供的钠离子电池负极材料导电率低，电学和电化学性质较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料及其制备方法和电池，该方法制得的多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料能够增加导电性，并具备优异的电学和电化学性质。
[0005]本专利技术是这样实现的：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料的制备方法，包括：
[0007]将硝酸铜、硝酸银与氧化石墨烯混合后，再滴加氨水，制成含有铜氨和银氨的混合溶液；
[0008]添加葡萄糖溶液，加热，制得负极材料。
[0009]在可选的实施方式中，硝酸铜和硝酸银的总质量与氧化石墨烯的质量比为1％
‑
10％。
[0010]在可选的实施方式中，铜离子和银离子的摩尔比为10:1
‑
3。
>[0011]在可选的实施方式中，混合溶液中的氧化石墨烯的质量占比为0.5％
‑
2.0％。
[0012]在可选的实施方式中，加热的温度为60℃
‑
80℃。
[0013]在可选的实施方式中，加热的方式为水浴供热。
[0014]在可选的实施方式中，葡萄糖溶液的质量浓度为1％
‑
10％。
[0015]在可选的实施方式中，氧化石墨烯的制备方法包括：将石墨烯和氧化剂混合，并进行超声分散和氧化处理。
[0016]在可选的实施方式中，氧化剂包括浓HNO3，其体积摩尔浓度不小于8mol/L、或者质量分数约为68％。
[0017]可选地，氧化石墨烯可以是购买的市售产品。
[0018]第二方面，本专利技术提供一种多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料，其是由前述实施方式任一项的多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料的制备方法制得的。
[0019]第三方面，本专利技术提供一种电池，包括前述实施方式的多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料。
[0020]本专利技术具有以下有益效果：
[0021]本专利技术实施例提供的多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料的制备方法包括：将硝酸铜、硝酸银与氧化石墨烯混合后，再滴加氨水，能够形成铜氨络合物和银氨络合物；这样一来，可以在石墨烯结构中引入金属氧化物氧化亚铜和银增加石墨烯结构的分子间距，同时银增加导电性，氧化亚铜增加比容量，银、氧化亚铜增加比容量、电性能，以使制得的多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料可用作钠离子电池的负极材料，其中，钠离子可以顺畅地流动，即钠离子在具有层状结构的氧化石墨烯之间能够顺畅地流动，从而提供优异的电学和电化学性质。
[0022]本专利技术实施例提供的多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料由上述的制备方法制得，其具有优异的导电性、电学和电化学性质。
[0023]本专利技术实施例提供的电池包括前述的多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料，其具有优异的导电性、电学和电化学性质。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0025]图1为本专利技术实施例1的多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料的SEM图。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0027]本专利技术提供一种多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料的制备方法，其包括：
[0028]将硝酸铜、硝酸银与氧化石墨烯混合后，再滴加氨水，制成含有铜氨和银氨的混合溶液；
[0029]添加葡萄糖溶液，加热，制得负极材料。
[0030]将硝酸铜、硝酸银与氧化石墨烯混合后，再滴加氨水，能够形成铜氨络合物和银氨络合物。由于金属铜离子、银离子能够提供正电荷与氧化石墨烯的含氧基团的氧负电荷之间通过静电相互作用进行自组装，以将铜离子、银离子修饰在氧化石墨烯的片层结构上。而由于铜氨络合物和银氨络合物存在氨水，使得混合溶液呈碱性，葡萄糖具有一定的还原性，在碱性条件下，Cu
2+
与葡萄糖的反应，葡萄糖的醛基具有还原性在碱性条件下可将铜离子还原生成氧化亚铜；同时，银氨溶液与葡萄糖反应将银离子还原生成银；银和氧化亚铜形成在氧化石墨烯的层间结构中，得到掺杂银和氧化亚铜的石墨烯负极材料。
[0031]故通过在石墨烯结构中引入金属氧化物氧化亚铜和银增加石墨烯结构的分子间距，同时银增加导电性，氧化亚铜增加比容量，银、氧化亚铜增加比容量、电性能，以使制得的多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料可用作钠离子电池的负极材料，其中，钠离子可以顺
畅地流动，即钠离子在具有层状结构的氧化石墨烯之间能够顺畅地流动，从而提供优异的电学和电化学性质。
[0032]需要说明的是，葡萄糖可以为用玉米和马铃薯中所含的淀粉制取的葡萄糖。
[0033]氧化石墨烯溶液的制备方法包括：将氧化石墨烯在去离子水中超声分散一段时间，例如：20min、25min、18min等，在此不作具体限定，分散均匀即可。
[0034]进一步地，氧化石墨烯的制备方法包括：将石墨烯和氧化剂混合，并进行超声分散和氧化处理。
[0035]可选地，氧化剂为浓HNO3等；浓HNO3的体积摩尔浓度不小于8mol/L、或者质量分数约为68％。
[0036]经过氧化的石墨烯的表面分布有羟基、羧基、环氧基等含氧官能团，官能团带负电荷，相邻石墨烯表面的负电荷产生静电斥力，促进了石墨烯之间的分散，也增加了亲水性。
[0037]在一些实施方式中，硝酸铜和硝酸银的总质量与氧化石墨烯的质量比为1％
‑
10％，例如：1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％等，在此不作具体限定。
[0038]进一步地，混合溶液中的氧化石墨烯的质量占比为0.5％
‑
2.0％，例如：0.5％、1％、1.5％、2％等，在此不作具体限定。
[0039]再进一步地，铜离子和银离子的摩尔比为10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料的制备方法，其特征在于，包括：将硝酸铜、硝酸银与氧化石墨烯混合后，再滴加氨水，制成含有铜氨和银氨的混合溶液；添加葡萄糖溶液，加热，制得负极材料。2.根据权利要求1所述的多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料的制备方法，其特征在于，所述硝酸铜和所述硝酸银的总质量与所述氧化石墨烯的质量比为1％
‑
10％。3.根据权利要求1所述的多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中的所述氧化石墨烯的质量占比为0.5％
‑
2.0％。4.根据权利要求1所述的多元掺杂的石墨烯钠离子负极材料的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为60℃
‑
80℃。5.根据权利要求4所述的多元掺杂的石墨烯钠离子负极...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢英豪，李爱霞，余海军，张学梅，李长东，
申请(专利权)人：湖南邦普循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：