[发明专利]石墨烯量子点的应用以及锌离子电池电解液和锌离子电池

权利要求书

1.一种石墨烯量子点作为锌离子电池的电解液添加剂的应用，其特征在于，所述石墨烯量子点表面具有含氮，硫，氧的电负性基团。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述电负性基团包括O-H、N-H、C＝O、C＝C、C-N、C-O、C＝S和C-S。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述石墨烯量子点的微观结构呈球状，直径为2～4nm，晶格间距为0.19～0.22nm。

4.根据权利要求1～3任一项所述的应用，其特征在于，所述石墨烯量子点主要由以下步骤制备得到：以羟基酸和氮硫源作为原料，在水热过程中发生缩聚反应；

优选地，羟基酸和氮硫源的摩尔比为1:1～5，优选地，所述羟基酸包括柠檬酸、酒石酸、苹果酸和乳酸中的至少一种，羟基酸浓度为0.02mol/L～0.5mol/L，优选地，所述氮硫源包括硫脲和磺胺中的至少一种；

优选地，缩聚反应于搅拌的条件下进行，优选地，搅拌速度为100rpm～1500rpm；

优选地，水热过程的缩聚反应发生的温度为120℃～200℃，反应时间为3～5h。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，在缩聚反应完成后，使用碱性试剂调节pH后，进行透析纯化；

优选地，碱性试剂为碱性溶液，更优选地，所述碱性溶液的溶质包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸氢钠中的至少一种，所述碱性溶液的浓度为0.5mol/L～2mol/L；

优选地，调节pH至5.5～6.5；

优选地，采用透析袋进行透析，更优选地，透析袋截留分子量为3000～4000道尔顿，透析时间为8～16h；

优选地，透析纯化完成后，对产品进行干燥；优选地，对产品进行冷冻干燥，更优选地，冷冻干燥的真空度为1Pa～30Pa，冷阱温度为-60℃～-90℃，时间为24～72h。

6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述电解液的成分包括锌盐，所述锌盐在所述电解液中的浓度为1mol/L～3mol/L，所述石墨烯量子点在所述锌离子电池的电解液中的添加量为0.01wt～0.5wt％，优选0.02wt～0.1wt％；

优选地，所述锌盐包括硫酸锌、氯化锌、三氟甲基磺酸锌、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺锌中的至少一种。

7.一种锌离子电池电解液，其特征在于，其成分包括锌盐和如权利要求1～6任一项所述的应用中的所述石墨烯量子点。

8.根据权利要求7所述的锌离子电池电解液，其特征在于，所述锌盐在所述电解液中的浓度为1mol/L～3mol/L，所述石墨烯量子点在所述锌离子电池的电解液中的添加量为0.01wt～0.5wt％，优选0.02wt～0.1wt％。

9.一种锌离子电池，其特征在于，其包括如权利要求7或8所述的电解液。

10.根据权利要求9所述的锌离子电池，其特征在于，所述锌离子电池为Zn/Zn对称电池，其以金属锌片作为负极，金属锌片作为正极，沃特曼玻璃纤维滤纸为隔膜，并滴加所述电解液而装配得到；

或，所述锌离子电池为Zn/NVO全电池，其以金属锌片作为负极，Na₂V₆O₁₆·3H₂O(NVO)作为正极，正极载量为3～5mg/cm²，调节N/P比为2.5～3.5，以沃特曼玻璃纤维滤纸为隔膜，并滴加所述电解液而装配得到。