[发明专利]一种石墨烯修饰的全固态电解的制备方法与应用

说明书

本发明公开一种石墨烯修饰的全固态电解质的制备方法与应用。包括：(1)将石墨烯溶于分散剂中并超声处理，得到分散液；(2)向分散液中加入聚乙烯醇、氧化聚乙烯，然后加热搅拌，得到混合液A；(3)向混合液A中加入碱液，继续加热搅拌，得到混合液B；(4)将混合液B冷冻，解冻后加入氢氧化钾溶液，然后再加入钾离子溶液或锂离子溶液浸泡，得到石墨烯修饰的全固态电解。本发明的制备方法操作简单，实用性强，成本低廉，可重复性较好；将制备的石墨烯修饰的全固态电解质应用于组装柔性锌空电池，表现出较好的放电极化曲线和功率密度，使用本发明制备的石墨烯修饰的全固态电解质，解决了锌空电池存在液态电解质易挥发并存在漏液的问题。

技术领域

本发明涉及全固态电解质技术领域，具体涉及一种石墨烯修饰的全固态电解质的制备方法与应用。

背景技术

现如今，柔性电子设备的发展被认为是一种吸引人眼球的重要变革。相比传统的能源设备，柔性电子设备具有便捷携带、轻质、可弯曲、可穿戴、甚至是可植入等特点。为了实现柔性这一概念，电子器件各组成部分的柔性具有至关重要意义。在能量存储系统中，电池系统被认为是重要组件。

锌-空气电池是绿色环保洁净能源，锌-空气电池具有比容量大、理论能量密度高、电极材料储量丰富、性能稳定、低毒性和无污染、技术成熟以及安全性高等等众多优点，柔性锌空电池也继承了上述锌-空气电池的优点。采用全固态电解质代替传统的液体电解质，解决了锌空电池存在液态电解质易挥发并存在漏液的问题，同时全固态电解质具有一定的强度，可以在电池弯曲后提供回复力，为柔性电池可弯曲、可穿戴提供了一种可能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯修饰的全固态电解质的制备方法，该制备方法简单，成本低；同时将本发明制备的石墨烯修饰的全固态电解质用于组装锌空电池后，表现出较好的放电极化曲线和功率密度，并且使用本发明制备的石墨烯修饰的全固态电解质，解决了锌空电池存在液态电解质易挥发并存在漏液的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种石墨烯修饰的全固态电解的制备方法，包括如下步骤：

(1)将石墨烯溶于分散剂中并超声处理，得到分散液；

(2)向分散液中加入聚乙烯醇和氧化聚乙烯，然后加热搅拌，得到混合液A；

(3)向混合液A中加入碱液，继续加热搅拌，得到混合液B；

(4)将混合液B冷冻，解冻后加入氢氧化钾溶液，然后再加入钾离子溶液或锂离子溶液浸泡，得到石墨烯修饰的全固态电解。本发明的制备方法操作简单，实用性强，制备成本低，可重复性好；本发明制备的石墨烯修饰的全固态电解质具有较好的柔韧性和可弯曲性。

进一步，步骤(1)中所述石墨烯为氧化石墨烯、还原氧化石墨烯或氧化石墨烯与导电炭黑混合物中的任一种；散剂为去离子水。

进一步，步骤(1)中所述的超声处理时间为10-30分钟；所述的石墨烯与所述的分散剂的质量体积比为0.5-2mg/mL。

进一步，步骤(2)中所述的聚乙烯醇与所述的氧化聚乙烯的质量比为(1-3)：(0.2-0.5)；所述的聚乙烯醇与所述的分散液的质量体积比为0.05-0.1g/mL；所述加热的温度为80-100℃，所述的搅拌为磁力搅拌，且搅拌时间为1-2小时。

进一步，步骤(2)中所述的氧化聚乙烯为分子量4000000的氧化聚乙烯或者为分子量4000的氧化聚乙烯。

进一步，步骤(3)中所述碱液为15-20mol/L的氢氧化钾溶液；所述碱液与所述混合液A的体积比为1-3：30；所述加热温度为80-100℃，所述搅拌为磁力搅拌，搅拌时间为0.5-1小时。