CN114956061A - 一种钠离子电池石墨烯负极材料的改进制备及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钠离子电池石墨烯负极材料的改进制备及其应用，涉及钠离子电池技术领域。该基于一种钠离子电池石墨烯负极材料的改进制备，包括以下步骤，S1、原料提取：将天然石墨、碳酸氢盐和高锰酸钾适量提取，然后再取出适量水；S2、原料混合：将天然石墨、碳酸氢盐混合在一起，然后在加入低温过量的高锰酸钾，进行充分反应；S3、第一次水洗：将所得的天然石墨，然后将天然石墨进行第一次水洗；S4、第二次水洗：将第一次水洗完毕之后天然石墨取出进行第二次水洗。本发明在对天然石墨进行氧化时，通过在低温。中温、高温三个阶段中分别滴加高锰酸钾，可以使天然石墨不会产生大量的有害气体，有利地保护了人员身体健康不会受到伤害。
Description
技术领域
本发明涉及钠离子电池技术领域，具体为一种钠离子电池石墨烯负极材料的改进制备及其应用。
背景技术
锂离子因其比容量高、循环寿命长、无记忆效应等优点而广泛应用于军事和民用领域。当前，商业化的锂离子电池负极材料一般为石墨类材料。然而，商业化的石墨负极也存在一些安全隐患，并且石墨电极的性能容易受到制备工艺的影响，这些因素限制了锂离子电池的应用和发展。此外，锂资源有限，随着对锂资源的需求增加，较为昂贵的价格限制了锂离子电池的应用。因此，与锂离子电池具有相似充放电原理的钠离子电池受到了广泛关注。钠广泛存在于大自然，资源丰富，具有非常广阔的应用前景。然而，较大半径的钠离子嵌脱过程较为缓慢，导致了目前商业化的锂离子电池石墨负极不能适用于钠离子电池。
目前现有的一些石墨烯作为负极材料在进行生产的过程中，需要对氧化的石墨原料进行水洗，但是由于只进行了一次水洗这样无法将石墨表面上的其他杂质清洗干净，导致在制成石墨烯时导致石墨烯的质量较低，而且石墨在氧化的过程中容易，通过在低温时加入适量的高锰酸钾可以避免在石墨在氧化的过程中发生大量的有害气体，于是提出一种钠离子电池石墨烯负极材料的改进制备及其应用来解决这个问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种钠离子电池石墨烯负极材料的改进制备及其应用，解决了现有技术中在对氧化的石墨原料进行水洗只进行了一次水洗这样无法将石墨表面上的其他杂质清洗干净，导致在制成石墨烯时导致石墨烯的质量较低，而且石墨在氧化的过程中容易，通过在低温时加入适量的高锰酸钾可以避免在石墨在氧化的过程中发生大量的有害气体问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种钠离子电池石墨烯负极材料的改进制备，包括以下步骤：
S1、原料提取：将天然石墨、碳酸氢盐和高锰酸钾适量提取，然后再取出适量水；
S2、原料混合：将天然石墨、碳酸氢盐混合在一起，然后在加入低温过量的高锰酸钾，进行充分反应；
S3、第一次水洗：将所得的天然石墨，然后将天然石墨进行第一次水洗；
S4、第二次水洗：将第一次水洗完毕之后天然石墨取出进行第二次水洗：
S5、第三次水洗：将第二次水洗完毕之后天然石墨取出进行第三次水洗；
S6、氧化石墨烯制备：将水洗的石墨取出然后通过甩干机将石墨的表面的水分分离，然后在通过干燥机进行干燥，最后将干燥完毕的石墨取出得到氧化石墨，最后在将氧化石墨高温膨胀的方法对氧化石墨粉体进行剥离，制得氧化石墨烯。
优选的，所述S2中高猛酸钾的温度5-8℃，其中天然石墨、碳酸氢盐、高锰酸钾的反应时间300-500min。
优选的，所述S3中氧化石墨水洗的时间为1-2H，所述S4中氧化石墨水洗的时间为1.5-2.5H，所述S5中氧化石墨水洗的时间为1.8-3H。
优选的，所述S5中石墨的甩干时间为20-30min，所述S5中石墨干燥的时间为60-80min。
根据上述中的一种钠离子电池石墨烯负极材料的应用，所述石墨烯负极材料应用于超级电容器、超级锂电池以及制造太阳能电池、晶体管、电脑芯片、触摸屏、电子纸等。
(三)有益效果
本发明提供了一种钠离子电池石墨烯负极材料的改进制备及其应用。具备以下有益效果：
1、本发明在对天然石墨进行氧化时，通过在低温。中温、高温三个阶段中分别滴加高锰酸钾，可以使天然石墨不会产生大量的有害气体，有利地保护了人员身体健康不会受到伤害。
2、本发明中，通过对氧化石墨进行三次清洗，能够将天然石墨表面的其他原料清洗干净，同时保证在进行提取石墨烯时不会有其他杂质，提氧化石墨烯的质量。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明实施例提供一种钠离子电池石墨烯负极材料的改进制备，包括以下步骤：
S1、原料提取：将天然石墨、碳酸氢盐和高锰酸钾适量提取，然后再取出适量水；
S2、原料混合：将天然石墨、碳酸氢盐混合在一起，然后在加入低温过量的高锰酸钾，进行充分反应，高锰酸钾的温度5℃，其中天然石墨、碳酸氢盐、高锰酸钾的反应时间300min；
S3、第一次水洗：将所得的天然石墨，然后将天然石墨进行第一次水洗，氧化石墨水洗的时间为1H；
S4、第二次水洗：将第一次水洗完毕之后天然石墨取出进行第二次水洗，氧化石墨水洗的时间为2H：
S5、第三次水洗：将第二次水洗完毕之后天然石墨取出进行第三次水洗，氧化石墨水洗的时间为3H；
S6、氧化石墨烯制备：将水洗的石墨取出然后通过甩干机将石墨的表面的水分分离，石墨的甩干时间为20min，然后在通过干燥机进行干燥，石墨干燥的时间为60min，最后将干燥完毕的石墨取出得到氧化石墨，最后在将氧化石墨高温膨胀的方法对氧化石墨粉体进行剥离，制得氧化石墨烯。
根据上述中所描述的一种钠离子电池石墨烯负极材料的应用，石墨烯负极材料应用于超级电容器、超级锂电池以及制造太阳能电池、晶体管、电脑芯片、触摸屏、电子纸等。
实施例二：
本发明实施例提供一种钠离子电池石墨烯负极材料的改进制备，包括以下步骤：
S1、原料提取：将天然石墨、碳酸氢盐和高锰酸钾适量提取，然后再取出适量水；
S2、原料混合：将天然石墨、碳酸氢盐混合在一起，然后在加入低温过量的高锰酸钾，进行充分反应，高锰酸钾的温度5-8℃，其中天然石墨、碳酸氢盐、高锰酸钾的反应时间400min；
S3、第一次水洗：将所得的天然石墨，然后将天然石墨进行第一次水洗，氧化石墨水洗的时间为1.5H；
S4、第二次水洗：将第一次水洗完毕之后天然石墨取出进行第二次水洗，氧化石墨水洗的时间为2.5H：
S5、第三次水洗：将第二次水洗完毕之后天然石墨取出进行第三次水洗，氧化石墨水洗的时间为1.8H；
S6、氧化石墨烯制备：将水洗的石墨取出然后通过甩干机将石墨的表面的水分分离，石墨的甩干时间为25min，然后在通过干燥机进行干燥，石墨干燥的时间为70min，最后将干燥完毕的石墨取出得到氧化石墨，最后在将氧化石墨高温膨胀的方法对氧化石墨粉体进行剥离，制得氧化石墨烯。
根据上述中所描述的一种钠离子电池石墨烯负极材料的应用，石墨烯负极材料应用于超级电容器、超级锂电池以及制造太阳能电池、晶体管、电脑芯片、触摸屏、电子纸等。
实施例三：
本发明实施例提供一种钠离子电池石墨烯负极材料的改进制备，包括以下步骤：
S1、原料提取：将天然石墨、碳酸氢盐和高锰酸钾适量提取，然后再取出适量水；
S2、原料混合：将天然石墨、碳酸氢盐混合在一起，然后在加入低温过量的高锰酸钾，进行充分反应，高锰酸钾的温度5-8℃，其中天然石墨、碳酸氢盐、高锰酸钾的反应时间500min；
S3、第一次水洗：将所得的天然石墨，然后将天然石墨进行第一次水洗，氧化石墨水洗的时间为2H；
S4、第二次水洗：将第一次水洗完毕之后天然石墨取出进行第二次水洗，氧化石墨水洗的时间为1.5H：
S5、第三次水洗：将第二次水洗完毕之后天然石墨取出进行第三次水洗，氧化石墨水洗的时间为2.5H；
S6、氧化石墨烯制备：将水洗的石墨取出然后通过甩干机将石墨的表面的水分分离，石墨的甩干时间为30min，然后在通过干燥机进行干燥，石墨干燥的时间为80min，最后将干燥完毕的石墨取出得到氧化石墨，最后在将氧化石墨高温膨胀的方法对氧化石墨粉体进行剥离，制得氧化石墨烯。
根据上述中所描述的一种钠离子电池石墨烯负极材料的应用，石墨烯负极材料应用于超级电容器、超级锂电池以及制造太阳能电池、晶体管、电脑芯片、触摸屏、电子纸等。
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 (5)
1.一种钠离子电池石墨烯负极材料的改进制备，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原料提取：将天然石墨、碳酸氢盐和高锰酸钾适量提取，然后再取出适量水；
S2、原料混合：将天然石墨、碳酸氢盐混合在一起，然后在加入低温过量的高锰酸钾，进行充分反应；
S3、第一次水洗：将所得的天然石墨，然后将天然石墨进行水洗；
S4、第二次水洗：将第一次水洗完毕之后天然石墨取出进行第二次水洗：
S5、第三次水洗：将第二次水洗完毕之后天然石墨取出进行第三次水洗；
S6、氧化石墨烯制备：将水洗的石墨取出然后通过甩干机将石墨的表面的水分分离，然后在通过干燥机进行干燥，最后将干燥完毕的石墨取出得到氧化石墨，最后在将氧化石墨高温膨胀的方法对氧化石墨粉体进行剥离，制得氧化石墨烯。
2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池石墨烯负极材料的改进制备，其特征在于：所述S2中高猛酸钾的温度5-8℃，其中天然石墨、碳酸氢盐、高锰酸钾的反应时间300-500min。
3.根据权利要求1所述的一种钠离子电池石墨烯负极材料的改进制备，其特征在于：所述S3中氧化石墨水洗的时间为1-2H，所述S4中氧化石墨水洗的时间为1.5-2.5H，所述S5中氧化石墨水洗的时间为1.8-3H。
4.根据权利要求1所述的一种钠离子电池石墨烯负极材料的改进制备，其特征在于：所述S5中石墨的甩干时间为20-30min，所述S5中石墨干燥的时间为60-80min。
5.根据权利要求1-4所述的一种钠离子电池石墨烯负极材料的应用，其特征在于：所述石墨烯负极材料应用于超级电容器、超级锂电池以及制造太阳能电池、晶体管、电脑芯片、触摸屏、电子纸等。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220830 |
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