【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鈉離子電池。具體地，本專利技術涉及一種可用于制備鈉離子電池負極材料的氧化石墨烯-冠醚復合物，以及包含所述氧化石墨烯-冠醚復合物的鈉離子電池負極材料，本專利技術還涉及包含所述鈉離子電池負極材料的鈉離子電池負極和鈉離子電池。
技術介紹
1、近年來鈉離子電池作為鋰離子電池的替代品已受到廣泛關注。
2、可用于制備鈉離子電池的負極的石墨材料由于其導電性能好，結晶度高，具有良好的層狀結構和充放電電壓平臺，因此是研究最早的、商品化程度最高的負極材料。然而，研究發現，石墨并不能完美地用于鈉離子電池，因為鈉離子很難嵌入到石墨層間形成穩定的化合物。
3、對于鈉離子電池來說，鈉離子半徑大于鋰離子，且鈉離子與石墨的插層化合物具有正結合能，因此鈉離子在石墨層間的嵌/脫是熱力學不能自發進行的，即使成功嵌入，鈉離子在石墨層間的遷移也十分困難。目前，鈉離子電池常用的負極材料為硬碳，但是，硬碳和電解質之間依然存在副反應，固體電解質界面(sei)不斷發生溶解和重整，這些都會導致鈉離子電池阻抗增加和庫倫效率降低。
4、研究發現，現實的石墨類材料往往具有一定的晶格缺陷，可與鈉離子反應生成多碳化合物，但對應的鈉離子電池可逆容量非常低，僅為約35mah/g。為了提高石墨的儲鈉容量，已經有人采用醚類電解液溶劑代替傳統的酯類電解液溶劑，利用溶劑共嵌機制，形成na-溶劑分子-石墨三元插層化合物以間接儲鈉。理論上，這種配合物可以可逆地在石墨層間插入和脫出，實際容量可達到約150至約200mah/g。
5、雖然使用醚類電
6、目前，對于新型鈉離子電池負極材料的開發仍具有極大的市場需求。
技術實現思路
1、技術問題
2、鑒于上述
技術介紹
部分中所描述的現有技術中存在的問題，本專利技術的目的在于提供一種可用于制備鈉離子電池負極材料的氧化石墨烯-冠醚復合物，以及包含所述氧化石墨烯-冠醚復合物的鈉離子電池負極材料。本專利技術的目的還在于提供包含所述鈉離子電池負極材料的鈉離子電池負極和鈉離子電池。
3、技術方案
4、為了實現上述目的，本專利技術采用了以下技術方案：
5、方案1：一種氧化石墨烯-冠醚復合物，其中該氧化石墨烯-冠醚復合物是在作為催化劑的四烷基氫氧化銨的存在下由氧化石墨烯與冠醚磺酰胺和/或苯并冠醚磺酰胺的反應獲得的。
6、方案2：根據上述方案1所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其中所述冠醚磺酰胺選自15-冠-5磺酰胺和18-冠-6磺酰胺中的一種或多種。
7、方案3：根據上述方案1所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其中所述苯并冠醚磺酰胺選自苯并-15-冠-5磺酰胺、二苯并-15-冠-5磺酰胺、苯并-18-冠-6磺酰胺和二苯并-18-冠-6磺酰胺中的一種或多種。
8、方案4：根據上述方案1至3中任一項所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其中所述四烷基氫氧化銨選自四丁基氫氧化銨。
9、方案5：根據上述方案1至4中任一項所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其中在所述氧化石墨烯與冠醚磺酰胺和/或苯并冠醚磺酰胺的反應中，作為反應原料的氧化石墨烯與冠醚磺酰胺和/或苯并冠醚磺酰胺的重量比例為約1:(0.9-1.1)，優選約1:1。
10、方案6：根據上述方案1至4中任一項所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其中在所述氧化石墨烯與冠醚磺酰胺和/或苯并冠醚磺酰胺的反應中，作為反應催化劑的四烷基氫氧化銨的用量為所述氧化石墨烯重量的約0.4至約0.6倍，優選0.5倍。
11、方案7：根據上述方案1至6中任一項所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其中所述氧化石墨烯與冠醚磺酰胺和/或苯并冠醚磺酰胺的反應包括以下步驟：
12、步驟1：將所述氧化石墨烯的水溶液在約5℃以下的溫度下超聲處理約24小時以上；
13、步驟2：向得自步驟1的經超聲處理的氧化石墨烯水溶液中添加所述冠醚磺酰胺和/或苯并冠醚磺酰胺的水溶液和所述四烷基氫氧化銨的水溶液或它們的混合水溶液，并混合均勻；
14、步驟3：將得自步驟2的混合后的水溶液在約75至約85℃，優選約80℃的溫度下進行水熱反應例如約12小時以上以獲得所述氧化石墨烯-冠醚復合物；和
15、任選的步驟4：使由步驟3直接獲得的氧化石墨烯-冠醚復合物經歷洗滌、過濾和/或干燥處理。
16、方案8：根據上述方案7所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其中所述步驟1中使用的氧化石墨烯的水溶液的濃度在約0.03g/ml至約0.07g/ml范圍內，優選為約0.05g/ml。
17、方案9：根據上述方案7或8所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其中所述步驟2中使用的冠醚磺酰胺和/或苯并冠醚磺酰胺的水溶液的濃度在約0.04g/ml至約0.06g/ml范圍內，優選為約0.05g/ml。
18、方案10：根據上述方案7至9中任一項所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其中所述步驟2中使用的四烷基氫氧化銨的水溶液的濃度在約0.05g/ml至約0.07g/ml范圍內，優選為約0.06g/ml。
19、方案11：根據上述方案1至10中任一項所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其中所述氧化石墨烯是通過包括以下步驟的過程獲得的：
20、步驟a：用強質子酸在室溫下處理石墨以得到石墨層間化合物，其
21、中每克石墨使用約15至約20ml所述強質子酸；和
22、步驟b：將得自步驟a的石墨層間化合物用強氧化劑進行氧化以獲得所述氧化石墨烯。
23、方案12：根據上述方案11所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其中所述強質子酸包含體積比例在約(2.9-3.1):1范圍內，優選為約3:1的濃度為至少約98重量％的濃硫酸和濃度為至少約98重量％的濃硝酸。
24、方案13：根據上述方案11或12所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其中所述強氧化劑包含酸性高錳酸鉀。
25、方案14：根據上述方案11至13中任一項所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其中所述強氧化劑包含基于所述石墨層間化合物重量計約9至約11重量％，優選約10重量％的濃度為至少約98重量％的濃硫酸和約4至約6重量％，優選約5重量％的高錳酸鉀。
26、方案15：根據上述方案1至14中任一項所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其中所述冠醚磺酰胺和/或苯并冠醚磺酰胺是由冠醚和/或苯并冠醚與氨基磺酸進行反應獲得的。
27、方案16：根據上述方案15所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其中所述冠醚和/或苯并冠醚與所述氨基磺酸的摩爾比例在約1:(0.9-1.1)范圍內，優選為1:1。
28、方案17：一種鈉離子電池負極本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種氧化石墨烯-冠醚復合物，其特征在于，所述氧化石墨烯-冠醚復合物是在作為催化劑的四烷基氫氧化銨的存在下由氧化石墨烯與冠醚磺酰胺和/或苯并冠醚磺酰胺的反應獲得的。
2.根據權利要求1所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其特征在于，
3.根據權利要求1所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其特征在于，在所述氧化石墨烯與冠醚磺酰胺和/或苯并冠醚磺酰胺的反應中，
4.根據權利要求1至3中任一項所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其特征在于，所述氧化石墨烯與冠醚磺酰胺和/或苯并冠醚磺酰胺的反應包括以下步驟：
5.根據權利要求1至3中任一項所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其特征在于，
6.根據權利要求5所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其特征在于，
7.根據權利要求1至3中任一項所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其特征在于，
8.一種鈉離子電池負極材料，其特征在于，該鈉離子電池負極材料包含根據權利要求1至7中任一項所述的氧化石墨烯-冠醚復合物。
9.一種鈉離子電池負極，其特征在于，該鈉離子電池負極包含根據權利要求8所述的
10.一種鈉離子電池，其特征在于，該鈉離子電池包含根據權利要求9所述的鈉離子電池負極。
...【技術特征摘要】
1.一種氧化石墨烯-冠醚復合物，其特征在于，所述氧化石墨烯-冠醚復合物是在作為催化劑的四烷基氫氧化銨的存在下由氧化石墨烯與冠醚磺酰胺和/或苯并冠醚磺酰胺的反應獲得的。
2.根據權利要求1所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其特征在于，
3.根據權利要求1所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其特征在于，在所述氧化石墨烯與冠醚磺酰胺和/或苯并冠醚磺酰胺的反應中，
4.根據權利要求1至3中任一項所述的氧化石墨烯-冠醚復合物，其特征在于，所述氧化石墨烯與冠醚磺酰胺和/或苯并冠醚磺酰胺的反應包括以下步驟：
5.根據權利要求1至...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙妹茹，薛歷興，王岳俊，
申請(專利權)人：孝感楚能新能源創新科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。