CN111785918A - 一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法 - Google Patents

一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三维石墨烯基镍‑钼纳米线水系电池正极的制备方法，属于电池电极技术领域，包括以下步骤：S1、配制氧化石墨烯溶液10mL，S2、选将50mg的钼酸镍纳米线加入到氧化石墨烯分散液中，利用超声分散仪对混合溶液进行分散混合，制得均一稳定的分散液，S3、准备好预先加工好的叉指型微模具，利用O2等离子体处理5分钟，S4、取叉指型微模具，将氧化石墨烯与钼酸镍纳米线分散液注入叉指型微模具，并冷冻干燥，制得微型电极。本发明中，制作工艺简单，能够降低生产成本，在使用过程中，能够保障良好的电化学性能。

Description

一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法
技术领域
本发明涉及电池电极技术领域，具体为一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法。
背景技术
电池正极是电池中的一种部件，用做导电介质(固体、气体、真空或电解质溶液)中输入或导出电流的两个端。输入电流的一极叫阳极或正极，放出电流的一极叫阴极或负极。
由于电池具有比能量高等众多优点，被认为是进行供电的重要设备。随着现代制造技术的发展，电池在电子设备、通讯装置等领域将得到广泛的应用。
传统的电池正极在制备时，制备工艺流程复杂，会增加生产成本，同时，制备的电池正极，在使用的过程中，电化学性能不佳，影响电池正极的使用，因此亟需一种方便制作和提升电化学性能的电池正极的制备方法。
发明内容
本发明提供的发明目的在于提供一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法，制作工艺简单，能够降低生产成本，在使用过程中，能够保障良好的电化学性能。
为了实现上述效果，本发明提供如下技术方案：一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、配制氧化石墨烯溶液10mL。
S2、选将50mg的钼酸镍纳米线加入到氧化石墨烯分散液中，利用超声分散仪对混合溶液进行分散混合，制得均一稳定的分散液。
S3、准备好预先加工好的叉指型微模具，利用O2等离子体处理5分钟。
S4、取叉指型微模具，将氧化石墨烯与钼酸镍纳米线分散液注入叉指型微模具，并冷冻干燥，制得微型电极。
S5、将所得的微型电极置于管式炉中，在氮气气氛下保温2小时，即得三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极。
具体的，根据S1中的操作步骤，还包括如下操作步骤：
S101、称取干燥的氧化石墨烯固体，去除杂质，将干燥氧的化石墨烯固体进行切块处理。
S102、将去除杂质的氧化石墨烯固体溶于超纯水中，进行超声处理，得到均匀分散的氧化石墨烯溶液。
具体的，根据S102中的操作步骤，采用超声仪进行超声处理，处理时间为1-2小时。
具体的，根据S1中的操作步骤，所述氧化石墨烯溶液的浓度为5mg/m。
具体的，根据S3中的操作步骤，在利用O2等离子体处理时，保持电压为600V，电流为150mA。
具体的，根据S5中的操作步骤，在300℃下保温2小时，升温速度为2℃/min。
本发明提供了一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法，具备以下有益效果：
(1)、本发明中，首先制备氧化石墨烯溶液，将钼酸镍纳米线溶液中，制得分散液，将分散溶液注入到叉指型微模具内，冷冻干燥，即可制得微型电极，在管式炉内进行保温处理即可，制备三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极，制备工艺简单，能够降低生产成本。
(2)、本发明中，利用大片石墨烯的二维属性，结合钼酸镍纳米线的高容量特性，制得三维的水系电池正极，在使用过程中，能够保障良好的电化学性能。
附图说明
图1为一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法的总流程图；
图2为一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法的配制氧化石墨烯溶液的流程图；
图3为一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法的钼酸镍纳米线的扫描电镜图及XRD图；
图4为一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法的三维水系电池正极的扫描电镜图；
图5为一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法的三维水系电池正极的电化学性能表征图。
具体实施方式
本发明提供一种技术方案：请参阅图1-5，一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法，包括以下步骤：
(1)、配制氧化石墨烯溶液10mL。
(2)、选将50mg的钼酸镍纳米线加入到氧化石墨烯分散液中，利用超声分散仪对混合溶液进行分散混合，制得均一稳定的分散液。
(3)、准备好预先加工好的叉指型微模具，利用O2等离子体处理5分钟。
(4)、取叉指型微模具，将氧化石墨烯与钼酸镍纳米线分散液注入叉指型微模具，并冷冻干燥，制得微型电极。
(5)、将所得的微型电极置于管式炉中，在氮气气氛下保温2小时，即得三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极。
进一步的，根据(1)中的操作步骤，还包括如下操作步骤：
(101)、称取干燥的氧化石墨烯固体，去除杂质，将干燥氧的化石墨烯固体进行切块处理。
(102)、将去除杂质的氧化石墨烯固体溶于超纯水中，进行超声处理，得到均匀分散的氧化石墨烯溶液。
进一步的，根据(102)中的操作步骤，采用超声仪进行超声处理，处理时间为1-2小时。
进一步的，根据(1)中的操作步骤，氧化石墨烯溶液的浓度为5mg/m。
进一步的，根据(3)中的操作步骤，在利用O2等离子体处理时，保持电压为600V，电流为150mA。
进一步的，根据(5)中的操作步骤，在300℃下保温2小时，升温速度为2℃/min。
实施例的方法进行检测分析，并与现有技术进行对照，得出如下数据：
制备过程 电化学特性
实施例 工艺简单 电化学性能良好
现有技术 工艺繁琐 电化学性能不佳
根据上述表格数据可以得出，当实施实施例时，通过本发明一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法获得制备过程工艺简单，电化学性能良好的效果。
一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法，包括以下步骤：(1)、配制氧化石墨烯溶液10mL，氧化石墨烯溶液的浓度为5mg/m，氧化石墨烯溶液的制备步骤如下：(101)、称取干燥的氧化石墨烯固体，去除杂质，将干燥氧的化石墨烯固体进行切块处理，(102)、将去除杂质的氧化石墨烯固体溶于超纯水中，进行超声处理，得到均匀分散的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布，因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量，(2)、选将50mg的钼酸镍纳米线加入到氧化石墨烯分散液中，利用超声分散仪对混合溶液进行分散混合，制得均一稳定的分散液，钼酸镍纳米线具有高容量特性，超声波分散仪是指以液体为媒介，通过超声波在液体中的“空化”作用，将液体中的颗粒进行分散和解团聚的过程，(3)、准备好预先加工好的叉指型微模具，利用O2等离子体处理5分钟，在利用O2等离子体处理时，保持电压为600V，电流为150mA，等离子体又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，(4)、取叉指型微模具，将氧化石墨烯与钼酸镍纳米线分散液注入叉指型微模具，并冷冻干燥，制得微型电极，(5)、将所得的微型电极置于管式炉中，在氮气气氛下保温2小时，即得三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极，在300℃下保温2小时，升温速度为2℃/min。
由钼酸镍纳米线的扫描电镜图及XRD图(图3)、三维水系电池正极的扫描电镜图(图4)和三维水系电池正极的电化学性能表征图(图5)，可知，本方法，利用大片石墨烯的二维属性，结合钼酸镍纳米线的高容量特性，制得三维的水系电池正极，在使用过程中，能够保障良好的电化学性能。
本发明，制作工艺简单，能够降低生产成本，在使用过程中，能够保障良好的电化学性能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、配制氧化石墨烯溶液10mL；
S2、选将50mg的钼酸镍纳米线加入到氧化石墨烯分散液中，利用超声分散仪对混合溶液进行分散混合，制得均一稳定的分散液；
S3、准备好预先加工好的叉指型微模具，利用O2等离子体处理5分钟；
S4、取叉指型微模具，将氧化石墨烯与钼酸镍纳米线分散液注入叉指型微模具，并冷冻干燥，制得微型电极；
S5、将所得的微型电极置于管式炉中，在氮气气氛下保温2小时，即得三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极。
2.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法，其特征在于，根据S1中的操作步骤，还包括如下操作步骤：
S101、称取干燥的氧化石墨烯固体，去除杂质，将干燥氧的化石墨烯固体进行切块处理；
S102、将去除杂质的氧化石墨烯固体溶于超纯水中，进行超声处理，得到均匀分散的氧化石墨烯溶液。
3.根据权利要求2所述的一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据S102中的操作步骤，采用超声仪进行超声处理，处理时间为1-2小时。
4.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据S1中的操作步骤，所述氧化石墨烯溶液的浓度为5mg/m。
5.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据S3中的操作步骤，在利用O2等离子体处理时，保持电压为600V，电流为150mA。
6.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯基镍-钼纳米线水系电池正极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据S5中的操作步骤，在300℃下保温2小时，升温速度为2℃/min。
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