[发明专利]一种石墨烯基锂离子电容器正极材料的改性方法在审

专利信息
申请号: 201811602189.6 申请日: 2018-12-26
公开(公告)号: CN109786127A 公开(公告)日: 2019-05-21
发明(设计)人: 刘逸骏;丁飞;王泽深;宗军;许寒;倪旺;宁凡雨;刘胜男 申请(专利权)人: 中国电子科技集团公司第十八研究所
主分类号: H01G11/32 分类号: H01G11/32;H01G11/50
代理公司: 天津市鼎和专利商标代理有限公司 12101 代理人: 李凤
地址: 300384 天津市滨海*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 石墨烯基 正极材料 浓硝酸 锂离子电容器 改性 含氧官能团 质量百分比 表面活性 纯水稀释 富氧产物 回流反应 油浴加热 摩尔比 有效地 抽滤 位点 洗涤 冷却 引入
【说明书】:

发明公开了一种石墨烯基锂离子电容器正极材料的改性方法,将石墨烯基正极材料加入浓硝酸中,于25℃~45℃条件下油浴加热回流反应6~48小时,然后冷却至室温,再加入纯水稀释,洗涤抽滤至滤液呈中性,所得即富氧产物。所述石墨烯基正极材料和浓硝酸的摩尔比范围从1:10到1:100,浓硝酸的质量百分比浓度为68%。本发明通过浓硝酸氧化引入C=O,‑OH等含氧官能团,从而有效地增加石墨烯基正极材料的表面活性位点数量,进而提升其容量。

技术领域

本发明属于化学电源技术领域,特别是一种石墨烯基锂离子电容器正极材料的改性方法。

背景技术

超级电容器,又称为电化学电容器或超级电容,具有功率密度高、倍率性能好、循环寿命长(>100,000次)、工作温限宽(-40℃~+80℃)和维护成本低等优点,吸引了学术界和工业界的广泛关注。能量密度和功率密度是评价超级电容器性能的两个关键参数。由公式E=1/2CV2可以看出,超级电容器的能量密度与工作电压的平方成正比。因此,拓宽工作电压窗口能有效提高超级电容器的能量密度。而要实现这一点,一个有效的办法就是设计不对称超级电容器。不对称超级电容器是由两种不同材料分别组成的正电极(赝电容电极)和负电极(双电层电容电极)构成。同锂离子电池类似,目前超级电容器的技术瓶颈主要集中在正极材料上,而对这类赝电容正极材料的要求包括:大比表面积、高表面活性、快速电子传输、适合离子嵌入/脱出的稳定开放结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是,提供一种石墨烯基锂离子电容器正极材料的改性方法,基于对石墨烯基材料分子结构和化学性质的理解,使用浓硝酸对其氧化以引入更多的C=O,-OH等含氧官能团。通过表面化学反应引入含氧官能团来实现对石墨烯基材料电化学性质的调控。

为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种石墨烯基锂离子电容器正极材料的改性方法,将石墨烯基正极材料加入浓硝酸中,于25℃~45℃条件下油浴加热回流反应6~48小时,然后冷却至室温,再加入纯水稀释,洗涤抽滤至滤液呈中性,所得即富氧产物。

所述石墨烯基正极材料和浓硝酸的摩尔比范围从1:10到1:100,浓硝酸的质量百分比浓度为68%。

优选,于35℃条件下油浴加热回流反应20小时。

本发明的有益效果是:通过浓硝酸氧化引入C=O,-OH等含氧官能团,从而有效地增加石墨烯基正极材料的表面活性位点数量,进而提升其容量。

附图说明

图1为本发明实施例中得到的富氧石墨烯基正极材料的红外光谱图;

图2为本发明实施例中得到的富氧石墨烯基正极材料的循环性能曲线图。

具体实施方案

下面结合具体实施方案对本发明进行进一步详细描述,给出的实施例仅为了阐述本发明,而不是为了限制本发明的范围。

本发明的石墨烯基锂离子电容器正极材料的改性方法,将石墨烯基正极材料加入浓硝酸中,于25℃~45℃条件下油浴加热回流反应6~48小时,然后冷却至室温,再加入纯水稀释,洗涤抽滤至滤液呈中性,所得即富氧产物。

所述石墨烯基正极材料和浓硝酸的摩尔比范围从1:10到1:100,浓硝酸的质量百分比浓度为68%。

优选,于35℃条件下油浴加热回流反应20小时。

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