r>[0036]如圖1所示，其中不僅含有碳元素，還含有氮元素；
[0037]如圖2所示，氮摻雜石墨烯顆粒約為200?4000納米，且為卷曲結(jié)構(gòu)；
[0038]如圖3所示，氮摻雜石墨烯顆粒的XRD圖，氮摻雜石墨烯顆粒的特征峰為24.3°，根據(jù)謝樂公式(λ = 2dsin θ )可以計(jì)算得到晶面間距為0.378nm ;
[0039]制備得到的氮摻雜石墨烯顆粒的電化學(xué)性能測試:
[0040]將制備得到的氮摻雜石墨烯顆粒與導(dǎo)電碳黑、粘結(jié)劑聚偏氯乙烯(PVDF)按質(zhì)量比8: 1: 1混合，再加入適量N-甲基吡咯烷酮(NMP)攪拌均勻，涂布到銅箔上，在真空烘箱中于90°C下烘干，在沖片機(jī)上剪片得石墨烯顆粒電極片；將所得電極做正極，金屬鋰片為負(fù)極，電解液為含有1M LiPF6/(EC+DMC)(體積比為1: 1)混合體系，隔膜為微孔聚丙烯膜(Celgard 2400)，在充滿氬氣(Ar)的手套箱內(nèi)組裝成2025型扣式電池；對(duì)該扣式電池進(jìn)行充放電性能測試。
[0041]從圖4中可以看出該材料在在0.01?3.0V，5C電流密度下首次放電比容量達(dá)到876.3mAh/g，經(jīng)過100次循環(huán)放電比容量保持在512.4mAh/g。
[0042]其中，測試中SEM分析所用的儀器為日本電子公司的JSM-6380F型投射電子顯微鏡(SEM)，用于觀察樣品表面的微觀形貌，測試時(shí)的加速電壓為10KV，樣品采用無水乙醇分散后滴加在導(dǎo)電膠表面，空氣中干燥。
[0043]XRD分析所用的儀器為北京普析通用儀器有限公司的XD-2型X射線衍射儀(XRD)，用于表征所制備最終產(chǎn)物的晶相結(jié)構(gòu)；測試條件為Cu靶，Κ α輻射，36kV，30mA，步寬0.02°，掃描范圍10?80°;樣品為粉末置于樣品臺(tái)凹槽壓平，直接檢測。
[0044]充放電測試所用的儀器為深圳市新威爾電子有限公司的BTS51800電池測試系統(tǒng)，型號(hào)為CT-3008W，測試條件為在0.01?3.0V電壓范圍內(nèi)進(jìn)行電化學(xué)測試。
[0045]實(shí)施例2
[0046]氮摻雜石墨烯顆粒的制備方法，包括以下步驟:
[0047](1)將300mg氧化石墨加入到200mL去離子水中，后將混合物加入到乳化機(jī)高速剪切儀，通過乳化機(jī)高速剪切儀的高速剪切，具體的線速度25m/s，剪切處理0.5小時(shí)，得到
1.5mg/mL的石墨稀懸浮液；
[0048](2)以500mL/h的流速用噴霧干燥器將步驟(1)中制得的石墨烯懸浮液進(jìn)行噴霧干燥，其中，噴霧干燥器進(jìn)口溫度250°C，出口溫度130°C ;
[0049](3)將步驟(2)中得到的噴霧干燥產(chǎn)物在氨氣和氬氣的保護(hù)下，在450°C高溫下處理3小時(shí)，得到氮摻雜石墨烯顆粒。
[0050]對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行檢測，如圖3所示，氮摻雜石墨烯顆粒的特征峰為25.6°，根據(jù)謝樂公式(λ = 2dsin θ )可以計(jì)算得到晶面間距為0.341nm。
[0051]氮摻雜石墨烯顆粒的電化學(xué)性能測試，其測試方法與實(shí)施例1相同:
[0052]從圖4中可以看出該氮摻雜石墨烯顆粒材料在在0.01?3.0V，3.0C電流密度下首次放電比容量達(dá)到926.3mAh/g，經(jīng)過100次循環(huán)放電比容量保持在385.8mAh/g。
[0053]實(shí)施例3
[0054]氮摻雜石墨烯顆粒的制備方法，包括以下步驟:
[0055](1)將400mg氧化石墨加入到800mL去離子水中，通過乳化機(jī)高速剪切儀高速剪切，其中剪切時(shí)的線速度25m/s，剪切處理1.5小時(shí)，得到0.5mg/mL的石墨烯懸浮液；
[0056](2)以600mL/h的流速用噴霧干燥器將上述石墨烯懸浮液進(jìn)行噴霧干燥，噴霧干燥器進(jìn)口溫度250°C，出口溫度130°C ;
[0057](3)將步驟(2)制得的噴霧干燥產(chǎn)物在氨氣保護(hù)下，在500°C高溫處理8小時(shí)，得到氮摻雜石墨稀顆粒。
[0058]如圖3所示，25.9°屬于實(shí)施例1制備的石墨烯顆粒的特征峰，根據(jù)謝樂公式(λ=2dsin θ )可以計(jì)算得到晶面間距為0.335nm。
[0059]對(duì)制得的氮摻雜石墨烯顆粒進(jìn)行電化學(xué)性能測試，其電化學(xué)性能測試方法與實(shí)施例1相同:
[0060]從圖5中可以看出該氮摻雜石墨烯顆粒材料在在0.01?3.0V，0.2C電流密度下首次放電比容量達(dá)到1348.6mAh/g，具有高的比容量。
[0061 ] 上述實(shí)施例，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限制本發(fā)明實(shí)施范圍，故凡以本發(fā)明權(quán)利要求所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均應(yīng)包括在本發(fā)明權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氮摻雜石墨烯顆粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 制備氧化石墨烯懸浮液，將氧化石墨通過乳化機(jī)高速剪切剝開形成氧化石墨烯懸浮液； 制備氮摻雜石墨烯顆粒，以一定的流速用噴霧干燥器將所述氧化石墨烯懸浮液進(jìn)行噴霧干燥，將噴霧干燥產(chǎn)物在氨氣氣氛下高溫處理，得到氮摻雜石墨烯顆粒； 其中，噴霧干燥器的進(jìn)口溫度為150°c?350°C，出口溫度為100°C?200°C。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氮摻雜石墨烯顆粒的制備方法，其特征在于:所述乳化機(jī)高速剪切的線速度為15m/s?40m/s。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述氮摻雜石墨烯顆粒的制備方法，其特征在于:所述通過乳化機(jī)高速剪切的處理時(shí)間為0.5?2.0h。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述氮摻雜石墨烯顆粒的制備方法，其特征在于:所述氧化石墨烯懸浮液中氧化石墨稀的濃度0.5?1.5mg/mL。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述氮摻雜石墨烯顆粒的制備方法，其特征在于:所述流速為200mL/h ?600mL/h。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述氮摻雜石墨烯顆粒的制備方法，其特征在于:所述的氨氣氣氛包括氨氣或氨氣與氬氣的混合氣體。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述氮摻雜石墨烯顆粒的制備方法，其特征在于:所述的高溫處理的溫度為300?500 °C。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述氮摻雜石墨烯顆粒的制備方法，其特征在于:所述高溫處理的時(shí)間為1?6小時(shí)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述氮摻雜石墨烯顆粒的制備方法，其特征在于:制得的所述氮摻雜石墨稀顆粒的粒徑為200?4000nm。10.采用如權(quán)利要求1?9任一項(xiàng)所述氮摻雜石墨烯顆粒的制備方法制備得到的氮摻雜石墨稀顆粒。
【專利摘要】本發(fā)明涉及電化學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氮摻雜石墨烯顆粒的制備方法，包括以下步驟：將氧化石墨通過乳化機(jī)高速剪切剝開形成氧化石墨烯懸浮液，隨后以一定的流速用噴霧干燥器將所述氧化石墨烯懸浮液進(jìn)行噴霧干燥，將噴霧干燥產(chǎn)物在氨氣氣氛下高溫處理，得到氮摻雜石墨烯顆粒；本發(fā)明采用噴霧干燥合成技術(shù)，工藝條件易控制，合成方法簡單，可操作性強(qiáng)，重復(fù)性好；且制得的氮摻雜石墨烯顆粒粒徑小，提高了氮摻雜石墨烯顆粒的比表面積，提高了儲(chǔ)鋰比容量，且倍率性能好、循環(huán)穩(wěn)定性好，具有良好的導(dǎo)電率和熱穩(wěn)定性，具有很好的應(yīng)用發(fā)展前景。
【IPC分類】H01M4/587, C01B31/04
【公開號(hào)】CN105271189
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510616298
【發(fā)明人】宋曉娜, 周訓(xùn)富, 蔡卓弟, 黃象金, 屈德?lián)P, 鄧耀明, 張志勇, 趙付雙, 李中延, 張新河, 鄭新宇, 夏南南
【申請(qǐng)人】東莞市邁科科技有限公司, 東莞市邁科新能源有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年9月23日