CN107068410A - 一种可用于蓄电装置和电气装置的具有高导电性并且可透过离子的石墨烯 - Google Patents

一种可用于蓄电装置和电气装置的具有高导电性并且可透过离子的石墨烯 Download PDF

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黄俊峰
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Abstract

本发明公开了一种可用于蓄电装置和电气装置的具有高导电性并且可透过离子的石墨烯，所述石墨烯由碳和氮形成环状结构且内部具有孔，并且可透过离子，石墨烯具有导电性，石墨烯中的氮浓度为1.0at.％‑35at.％。本发明的石墨烯含有氮原子，具有孔结构并且可透过锂等离子，通过这样的结构，离子容易***活性物质中或从活性物质中提取，不容易发生在活性物质层的表面上的电解质的分解，因此沉积在活性物质层的表面上并且抑制离子的***和脱离的表面膜的厚度可以较小，能够提高蓄电装置的充放电特性。通过使用这样的石墨烯，可以使锂等离子通过蓄电装置的电气设备，使得蓄电装置具有优异的充放电特性，高可靠性并且能够承受长期或重复使用。

Description

一种可用于蓄电装置和电气装置的具有高导电性并且可透过 离子的石墨烯
技术领域
本发明涉及可石墨烯技术领域，尤其涉及一种可用于蓄电装置和电气装置的具有高导电性并且可透过离子的石墨烯。
背景技术
能源与环境是当今人类发展的两大主题。人类迫切地需要一种可再生、绿色清洁的新型能量存储装置，以面对不可再生资源的日益枯竭以及环境污染的加剧．超级电容器作为一种兼有传统电容器与二次电池优点的新型储能器件，能提供高于传统电容器的能量密度，以及相较于二次电池更加优异的功率密度和循环寿命，有望广泛应用在能量转化、航天***、通讯工程以及微电子器件等领域．众所周知，电极材料是超级电容器的核心部件，其性能的好坏直接决定电容器性能的优劣。改善石墨烯电极的固有缺点(如电容量小、导电性差、循环寿命短、形态控制困难)。
《石墨烯-聚苯胺杂化超级电容器电极材料》一文得到的电容器薄膜材料导电性能需要提高，提高电容量、循环寿命。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种可用于蓄电装置和电气装置的具有高导电性并且可透过离子的石墨烯。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种可用于蓄电装置和电气装置的具有高导电性并且可透过离子的石墨烯，所述石墨烯由碳和氮形成环状结构且内部具有孔，并且可透过离子，石墨烯具有导电性，石墨烯中的氮浓度为1.0at.％-35at.％。
所述石墨烯的孔可透过锂离子。
具有孔的石墨烯具有堆叠结构。
在石墨烯中形成的孔用作离子通过的路径。
具有孔的石墨烯或这种石墨烯的叠层用于正极活性物质层和负极活性物质层中的至少一个。
一种蓄电装置，蓄电装置的电极活性物质使用了上述的石墨烯。
本发明的优点是：本发明的石墨烯含有氮原子，具有孔结构并且可透过锂等离子，通过这样的结构，离子容易***活性物质中或从活性物质中提取，不容易发生在活性物质层的表面上的电解质的分解，因此沉积在活性物质层的表面上并且抑制离子的***和脱离的表面膜的厚度可以较小，因此，能够提高蓄电装置的充放电特性。通过使用这样的石墨烯，可以使锂等的离子通过蓄电装置的电气设备，使得蓄电装置具有优异的充放电特性，高可靠性并且能够承受长期或重复使用。
具体实施方式
一种可用于蓄电装置和电气装置的具有高导电性并且可透过离子的石墨烯，所述石墨烯由碳和氮形成环状结构且内部具有孔，并且可透过离子，石墨烯具有导电性，石墨烯中的氮浓度为25at.％。
所述石墨烯的孔可透过锂离子。
具有孔的石墨烯具有堆叠结构。
在石墨烯中形成的孔用作离子通过的路径。
具有孔的石墨烯或这种石墨烯的叠层用于正极活性物质层和负极活性物质层中的至少一个。
一种蓄电装置，蓄电装置的电极活性物质使用了上述的石墨烯。

Claims (6)

1.一种可用于蓄电装置和电气装置的具有高导电性并且可透过离子的石墨烯，其特征在于：所述石墨烯由碳和氮形成环状结构且内部具有孔，并且可透过离子，石墨烯具有导电性，石墨烯中的氮浓度为1.0at.％-35at.％。
2.根据权利要求1所述的可用于蓄电装置和电气装置的具有高导电性并且可透过离子的石墨烯，其特征在于，所述石墨烯的孔可透过锂离子。
3.根据权利要求1所述的可用于蓄电装置和电气装置的具有高导电性并且可透过离子的石墨烯，其特征在于，具有孔的石墨烯具有堆叠结构。
4.根据权利要求1所述的可用于蓄电装置和电气装置的具有高导电性并且可透过离子的石墨烯，其特征在于，在石墨烯中形成的孔用作离子通过的路径。
5.根据权利要求1-4所述的可用于蓄电装置和电气装置的具有高导电性并且可透过离子的石墨烯，其特征在于，具有孔的石墨烯或这种石墨烯的叠层用于正极活性物质层和负极活性物质层中的至少一个。
6.一种蓄电装置，其特征在于，蓄电装置的电极活性物质使用了权利要求1-5的石墨烯。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102842719A (zh) * 2011-06-24 2012-12-26 株式会社半导体能源研究所 石墨烯、蓄电装置以及电气设备
CN103985875A (zh) * 2014-05-21 2014-08-13 南京理工大学 一种石墨烯-氮化碳复合材料的应用
CN105731447A (zh) * 2016-04-27 2016-07-06 华中科技大学 一种三维分级多孔氮掺杂石墨烯的制备方法及产品

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Title
ARAVA LEELA MOHANA REDDY等: ""Synthesis Of Nitrogen-Doped Graphene Films For Lithium Battery Application"", 《ACS NANO》 *
苏鹏: ""氮掺杂石墨烯的制备及其超级电容性能研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *

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