[发明专利]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

权利要求书

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；

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)；

所述正极的制备方法包括以下步骤：

(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。

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。

3.根据权利要求2所述的正极，其特征在于，所述炭黑为乙炔黑。

4.根据权利要求2所述的正极，其特征在于，所述粘结剂为聚四氟乙烯。

5.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％。

6.根据权利要求5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0.1～15％。

7.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，粘结剂占炭黑质量的百分比为2～40％。

8.一种如权利要求1-7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。

9.根据权利要求8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)。

10.根据权利要求8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。

11.根据权利要求10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中，所述反应的温度为800～1000℃。

12.根据权利要求11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中，所述反应的温度为900℃。

13.根据权利要求10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中，所述反应的时间为0.5～8h。

14.根据权利要求13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中，所述反应的时间为2h。

15.根据权利要求10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中，所述氮源为有机氮源和/或无机氮源。

16.根据权利要求10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中，所述惰性气体包括氦气、氖气、氩气或氙气中的任意一种或至少两种的混合气体。

17.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述溶剂为水和/或乙醇。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述溶剂为无水乙醇。

19.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述加热发泡的过程为先在第一温度干燥，再继续在第二温度烘烤。