[发明专利]一种氧化石墨烯改性聚合物凝胶电解质及钠金属电池

权利要求书

1.一种氧化石墨烯改性聚合物凝胶电解质，其特征在于，它包括以下重量份数的原料组分：聚偏氟乙烯-六氟丙烯50-60份、氧化石墨烯1-5份、钠盐5-10份、非水溶剂20-40份、添加剂0.5-5份和无水乙醇3-6份。

2.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯改性聚合物凝胶电解质，其特征在于，所述钠盐为选自六氟磷酸钠、硼氢化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠、氟化钠、硫酸钠、磷酸钠、硝酸钠、二氟草酸硼酸钠、焦磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、柠檬酸钠、偏硼酸钠、硼酸钠、钼酸钠、钨酸钠、溴化钠、亚硝酸钠、碘酸钠、碘化钠、硅酸钠、木质素磺酸钠、草酸钠、铝酸钠、甲基磺酸钠、醋酸钠、重铬酸钠、六氟砷酸钠、四氟硼酸钠、高氯酸钠或三氟甲烷磺酰亚胺钠中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯改性聚合物凝胶电解质，其特征在于，所述添加剂为甘油、柠檬酸钠、聚苯乙烯磺酸钠、亚氨基琥珀酸钠和聚乙二醇中的至少一种。

4.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯改性聚合物凝胶电解质，其特征在于，所述非水溶剂选自丙酮、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、N ,N-二甲基乙酰胺、氟代碳酸乙烯酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧环戊烷、4-甲基-1,3-二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1,2-二甲氧丙烷、三乙二醇二甲醚、二甲基砜、二甲醚、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸二甲酯和离子液体中的一种或几种。

5.如权利要求4所述的一种氧化石墨烯改性聚合物凝胶电解质，其特征在于，所述离子液体选自1-乙基-3-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐、N-丁基-N-甲基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲,丙基哌啶-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲基丁基哌啶-双三氟甲基磺酰亚胺盐中的一种或几种。

6.如权利要求1-5任一项所述的一种氧化石墨烯改性聚合物凝胶电解质，其特征在于，它的制备方法包括如下步骤：将聚偏氟乙烯-六氟丙烯溶于非水溶剂中，搅拌3-5小时，与此同时将氧化石墨烯加入到无水乙醇中超声分散2-3小时；后将溶解好的聚偏氟乙烯-六氟丙烯和超声分散好的氧化石墨烯倒在一起，并按配比加入钠盐和添加剂，共混搅拌3-5小时；搅拌结束后将混合好的胶状物均匀的倒在干净的玻璃板上流平；随后立即放入真空烘箱中抽真空，干燥温度为50-60℃，时间设定2-3小时。

7.一种应用权利要求6所述的氧化石墨烯改性聚合物凝胶电解质的钠金属电池，其特征在于，包括负极、正极、介于正负极之间的隔膜以及所述的钠金属电池用氧化石墨烯改性聚合物凝胶电解质。

8.如权利要求7所述的一种钠金属电池，其特征在于，所述负极为能够与钠离子合金化的金属、金属合金或金属复合物中的一种。

9.如权利要求7所述的一种钠金属电池，其特征在于，所述正极包括正极集流体和正极材料，所述正极材料包括50-80wt%正极材料活性物质、5-30wt％的导电剂和5-10wt％的粘结剂；所述正极材料活性物质为能够可逆地嵌入、脱嵌钠盐阴离子的层状材料。

10.如权利要求9所述的一种钠金属电池，其特征在于，所述正极材料活性物质选自碳包覆的Na₃V₂(PO₄)₃、NaxCoO₂、Na_0.44MnO₂、Na_1−xNi_0.5Mn_0.5O₂、NaFePO₄、Na₂FePO₄F、Na₃V₂(PO4)₂F₃、Na_0.6Fe_0.5Mn_0.5O₂和 NaNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂中的至少一种。