(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211123756.6 (22)申请日 2022.09.15 (71)申请人 贵州梅岭电源 有限公司 地址 563000 贵州省遵义市汇川区中华路 705号 申请人 重庆大学 (72)发明人 王畅　李新禄　滕久康　袁东　 陈晓涛　魏俊华　石斌　 (74)专利代理 机构 重庆强大凯创专利代理事务 所(普通合伙) 50217 专利代理师 左康艳 (51)Int.Cl. C01B 32/184(2017.01) C01B 32/19(2017.01) C01B 32/194(2017.01)B82Y 30/00(2011.01) B82Y 40/00(2011.01) (54)发明名称 一种导电氟化石墨烯纳米带材料及其制备 方法 (57)摘要 本方案公开了电池材料制备领域的一种导 电氟化石墨烯纳米带材料及其制备方法， 所述氟 化石墨烯纳米带材料由多层二维氟化石墨烯和 金属粒子构成。 将溶有金属盐的甲醇溶液与非桥 联配体混合， 加入有机配体醇溶液， 反应得到棒 状配位聚合物， 然后于惰性气氛下于进行高温碳 化得到碳纳米棒； 碳纳米棒依次经过碱性溶液中 超声处理、 惰性气氛下热处理激活得到多层二维 石墨烯纳米带； 多层二维石墨烯纳米带置于反应 容器中， 并通入惰性气体使压力达到0.05～ 0.3MPa， 保压， 然后向反应容器中持续充入含有 氟源的反应气体、 冷却既得所述导电氟化石墨烯 纳米带材料。 所述的导电氟化石墨烯纳米带材 料， 明显提升大倍率放电条件工作电压平台和能 量输出性能。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115465857 A 2022.12.13 CN 115465857 A 1.一种导电氟化石墨烯纳米带材料， 其特征在于： 所述氟化石墨烯纳米带材料由多层 二维氟化石墨烯和金属粒子构成。 2.根据权利要求1所述的一种导电氟化石墨烯纳米带材料， 其特征在于： 所述多层二维 氟化石墨烯的层数为3～10层、 宽度为10～ 20nm、 长度为20 0～500nm。 3.权利要求1所述的一种导电氟化石墨烯纳米带材料的制备方法， 其特征在于： 将棒状 的有机‑金属配位聚合物依次经过高温碳化、 碱性溶液中超声剥离、 高温激活得到多层二 维 氟化石墨烯带， 所述多层二维氟化石墨烯氟化反应后得到导电氟化石墨烯纳米带。 4.权利要求3所述的一种导电氟化石墨烯纳米带材料的制备方法， 其特征在于： 所述有 机‑金属配位聚合物为溶有金属盐的醇溶液与非桥联配体混合后加入含有有机配体的醇溶 液， 搅拌静置所得。 5.根据权利要求4所述的一种导电氟化石墨烯纳米带材料的制备方法， 其特征在于： 包 括以下步骤： S1、 聚合反应： 将溶有金属盐的甲醇溶液与非桥联配体混合， 加入有机配体醇溶液， 充 分搅拌后静置24～72h， 得到所述 棒状配位聚合物； S2、 高温碳化： 将所述的棒状配位聚合物于惰性气氛下于800～ 1200℃进行高温碳化得 到碳纳米棒； S3、 超声剥离及高温激活： 所述碳纳米棒依次经过碱性溶液中超声处理、 惰性气氛下于 600～1000℃下热处理激活得到多层二维石墨烯纳米带； S4、 氟化反应： 将所述多层二维石 墨烯纳米带置于温度为600～800℃的反应容器中， 并 通入氮气或氩气使其内部压力达到0.05～0.3MPa， 保压时间12～15h， 然后向反应容器中持 续充入含有氟源的反应气体4～8h后冷却既得 所述导电氟化石墨烯纳米带 材料。 6.根据权利要求5所述的一种导电氟化石墨烯纳米带材料的制备方法， 其特征在于： S4 所述反应气体为氟源和稀释气 体的混合， 其中氟源的体积分数为6％～10％， 所述稀释气体 为氮气或氩气， 所述氟源为氟气或三氟化氮。 7.根据权利要求6所述的一种导电氟化石墨烯纳米带材料的制备方法， 其特征在于： 所 述反应气体流速为0.08～0.20ml/mi n。 8.根据权利要求5～7任一项所述的一种导电氟化石墨烯纳米带材料的制备方法， 其特 征在于： 所述金属盐为醋酸锌、 氯化镍、 氯化铁、 硝酸铜、 乙酸钴的一种， 浓度为10～5 0mM。 9.根据权利要求8所述的一种导电氟化石墨烯纳米带材料的制备方法， 其特征在于： 所 述非桥联配 体为聚二甲基二烯丙基氯化铵或水杨酸中的一种。 10.根据权利要求9所述的一种导电氟化石墨烯纳米带材料的制备方法， 其特征在于： 所述有机配体为2,5 ‑二羟基对 苯二甲酸、 1,4 ‑对苯二甲酸、 均苯二甲酸、 1 ‑1‑联苯‑4‑羧酸、 二甲基咪唑中的一种， 浓度为10 0～200mM。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115465857 A 2一种导电氟化石墨烯纳米带材料及其制备方 法 技术领域 [0001]本发明属于电池材料制备领域， 尤其涉及 一种导电氟化石墨烯纳 米带材料及 其制 备方法。 背景技术 [0002]氟化碳材料因其独特的C ‑F键， 使其应用在锂氟化碳一次电池中表现上高的能量 密度。 然而， 因氟原子的电负性， 导致C ‑F共价键的键能高， 在电化学反应过程中因C ‑F键断 裂困难， 导致影响了锂氟化碳电池的电化学反应动力学速率， 尤其是在大倍率放电过程， 表 现为放电曲线极化严重、 工作电压平台低、 加载瞬间伴随明显的电压滞后、 能量输出性能低 的现象。 [0003]为了解决上述问题， 除了通过控制氟化碳材料合成工艺， 实现控制材料中C ‑F键的 合成类型和C/F元素比以外。 通过改变碳源结构和尺 寸， 则是一种通过调控离子和电池传输 路径以提高离子和电子迁移速率的技术途径。 通过碳源纳米化是改变现有片层氟化碳材料 性能的有效技 术措施。 [0004]现有的纳米碳源有碳纳米管、 二维石墨烯、 碳纳米纤维材料等。 在众多材料中， 石 墨烯因具有大比表面积和导电性， 介电性能可调等特点应用于各大领域。 石墨烯纳米带不 仅继承了石墨烯的二维结构与优异的物理化学性能； 同时， 其特殊的结构使其成为具有独 特性质， 如其特殊的边 缘限域效应， 使 石墨烯纳米带比石墨烯更灵活可控。 [0005]然而， 通过现有化学氧化法纵向剪切和剥离多壁碳纳米管的方法制备石墨烯纳 米 带， 得到的石墨烯纳米带的石墨烯层数在三层以下， 加上纳米带高长宽比的结构特点， 电子 在石墨烯纳米带中的横向移动受 限从而只能纵向移动， 使得纳米带 的带隙较宽， 导致其具 有半导体的性能。 这意味着， 具有半导体性能的石墨烯纳米带直接作为碳源， 除了能够提供 独特的二维离子、 电子传输结构以外， 反而制约了氟化碳材料的导电性以及氟化碳电池大 倍率放电性能。 发明内容 [0006]本发明意在 提供一种石墨烯纳米带材料及 其制备方法， 解决现有技术的石墨烯纳 米带材料氟化后导电性差， 大倍 率输出电压滞后和工作平台低的问题。 [0007]本方案中的一种导电氟化石墨烯纳 米带材料， 所述氟化石墨烯纳 米带材料由多层 二维氟化石墨烯和金属粒子构成。 [0008]本发明的有益效果是： 本发明中的导电氟化石墨烯纳米带材料是由高比表面、 高 电导率的多层二 维氟化石墨烯和金属粒子构成， 多层二 维氟化石墨烯结构有效减少了石墨 烯纳米带的带隙， 表现为金属或半金属特性， 区别于现有技术中的半导体性能， 多层二 维氟 化石墨烯与金属粒子一起经过高温氟化， 形成兼容石墨烯、 金属粒子、 氟化石墨烯纳米带的 导电氟化石墨烯纳米带材料， 有效提升了氟化石墨烯纳米带材料 的导电性， 明显提升大倍 率放电条件工作电压平台和能量输出性能。说　明　书 1/5 页 3 CN 115465857 A 3