[实用新型]一种石墨烯复合电极

说明书

技术领域

本实用新型涉及石墨烯技术领域，特别涉及一种石墨烯复合电极。

背景技术

石墨烯是平面单层碳原子紧密结合在一起形成的二维蜂窝晶格材料，被认为是构建所有其他维数石墨材料的基本单元。石墨烯的厚度仅为0.35nm左右，是世界上最薄的二维材料。稳定正六边形晶格结构赋予石墨烯许多独特的性能，如拉伸强度高达130GPa，是已知材料中最高的；载流子迁移速率高度15000-25000cm²/Vs；热导率5000W/mK，是金刚石的3倍；还具有室温量子霍尔效应及室温铁磁性等特殊性质。此外，电子穿过石墨烯几乎没有任何阻力，产生的热量少、导电效率高，是已知导电性能最优异的材料。

然而，由于石墨烯没有能带隙，使得其电导性不能像传统的半导体一样完全被控制，而且石墨烯表面光滑且呈惰性，不利于与其他材料的复合，从而阻碍了石墨烯的应用。

常规的氧化物固体电池中涂层一般采用氧化物涂层和钙钛矿涂层。一般的氧化物涂层如Y₂O₃、CeO₂、NiO等氧化物涂层CTE与合金的热膨胀系数相差较大，涂层易从基体脱落，导致电池堆性能退化，另外，Y₂O₃涂层致密性不是太理想，并不能有效组织Cr向外扩散，CeO₂容易聚集在金属表面，反而降低了合金基体的导电性能。而钙钛矿涂层中也存在一定缺陷，如LaCOO₃涂层热膨胀率高，与金属基板不匹配，且在还原性气氛中不稳定，(La,Sr)COO₃涂层不能很好的阻止基体中的Cr、Mn元素向外扩散，离子电导率也较高，易于氧离子的输送，反而提高了氧化速率，(La,Sr)MnFeO₃涂层与合金基体反应活性较高，与基体结合力差；同时，钙钛矿材料脆性高，难加工，这些因素都限制了钙钛矿涂层大规模商业应用。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种石墨烯复合电极，所述石墨烯复合电极的技术方案是这样实现的：

一种石墨烯复合电极，所述石墨烯复合电极从下到上依次包括基板、石墨烯薄膜层和涂层，所述基板为聚对苯二甲酸二乙酯形成的PET基板层，所述石墨烯薄膜层为掺氮石墨烯薄膜层，所述涂层为尖晶石涂层。

优选地，所述的尖晶石涂层为(Mn,Co)₃O₄尖晶石涂层。

本实用新型的复合电极中的掺氮石墨烯薄膜替代传统的石墨烯薄膜，由于石墨烯掺氮，可以打开能带隙并调整导电类型，改变石墨烯的电子结构，提高石墨烯的自由载流子密度，从而提高了石墨烯的导电性能和稳定性，此外，在石墨烯的碳网格中引入含氮原子结构，可以增加石墨烯表面吸附金属离子的活性位，从而增强金属离子和石墨烯的相互作用，同时作为电极材料实用，可以在高的充电/放电率下仍保持较高的可逆电容量；另一方面，本实用新型复合电极作为电池电极使用时，一改传统常用的涂层材料，用尖晶石涂层优选地用(Mn,Co)₃O₄尖晶石涂层，提高了涂层的抗氧化性的同时，也很好的抑制了Cr的挥发能力，提高涂层的保护性能，延长了相应电池的使用年限。

附图说明

图1为本实用新型环石墨烯复合电极的结构示意图。

附图标记：1-PET基板层，2-掺氮石墨烯薄膜层，3-尖晶石涂层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

一种石墨烯复合电极，所述石墨烯复合电极从下到上依次包括聚对苯二甲酸二乙酯形成的PET基板层1、掺氮石墨烯薄膜层2和尖晶石涂层3。

优选地，所述的尖晶石涂层3为(Mn,Co)₃O₄尖晶石涂层。

本实用新型的技术内容及技术特征已揭示如上，熟悉本领域的技术人员仍可能基于本实用新型的教示而作出不背离本实用新型实质的替换及修饰，因此，本实用新型保护范围不限于实施例所揭示的内容，也包括各种不背离本实用新型实质的替换及修饰。