[發(fā)明專利]石墨烯復(fù)合負(fù)極集流體及其制備方法、鋰離子電池

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210257717.5
• 申請(qǐng)日: 2012-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN103579632A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周明杰;吳鳳;王要兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/66
• 分類號(hào): H01M4/66;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳中一專利商標(biāo)事務(wù)所 44237
• 代理人: 張全文

1.一種石墨烯復(fù)合負(fù)極集流體，其特征在于：包括石墨烯薄膜層和結(jié)合在所述石墨烯薄膜層表面的金屬氧化物層，所述金屬氧化物層中的金屬氧化物為Cr₂O₃、MnO₂、V₂O₅或TiO₂中的至少一種。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯復(fù)合負(fù)極集流體，其特征在于：所述金屬氧化物層的厚度為1～3μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯復(fù)合負(fù)極集流體，其特征在于：所述石墨烯薄膜層的厚度為3～10μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一所述的石墨烯復(fù)合負(fù)極集流體，其特征在于：所述金屬氧化物層采用電沉積的方式與所述石墨烯薄膜層結(jié)合。

5.一種石墨烯復(fù)合負(fù)極集流體的制備方法，包括如下步驟：

將石墨烯懸浮液采用微孔濾膜真空過濾，將濾餅干燥后分離微孔濾膜，得到石墨烯薄膜；

將所述石墨烯薄膜作為工作電極，置于含有濃度為0.25～0.5mol/L的金屬鹽的堿性電解液中，在電流密度為0.5～3mA/cm²的恒電流作用下電沉積5～10min；其中，所述金屬鹽為含Cr離子的金屬鹽、Mn離子的金屬鹽、Ti離子的金屬鹽、VO₃離子的金屬鹽中的至少一種；

將經(jīng)電沉積后的石墨烯薄膜洗滌、干燥后，置于充滿惰性的氣體的環(huán)境中并在400～800℃的溫度下還原2～8小時(shí)，冷卻，得到所述石墨烯復(fù)合負(fù)極集流體。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的石墨烯復(fù)合負(fù)極集流體的制備方法，其特征在于：所述Cr離子的金屬鹽為Cr(NO₃)₃.9H₂O或Cr(CH₃COOH)₃中一種或兩種；所述Mn離子的金屬鹽為Mn(CH₃COOH)₂或MnSO₄·H₂O中一種或兩種；所述Ti離子的金屬鹽為TiCl₄、TiI₄或TiBr₄中一種或兩種以上；所述V離子的金屬鹽為NH₄VO₃、NaVO₃或KVO₃中一種或兩種以上。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的石墨烯復(fù)合負(fù)極集流體的制備方法，其特征在于：在所述400～800℃的還原步驟中，將經(jīng)電沉積后的石墨烯薄膜洗滌、干燥后，置于充滿惰性的氣體的環(huán)境中，然后以10℃/min的加熱速率升溫至400℃～800℃并在所述400～800℃的溫度下還原2～8小時(shí)。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的石墨烯復(fù)合負(fù)極集流體的制備方法，其特征在于：所述惰性的氣體為氮?dú)饣驓鍤庵械囊环N或兩種的混合氣體。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的石墨烯復(fù)合負(fù)極集流體的制備方法，其特征在于：所述石墨烯懸浮液是按照如下方法配制獲取：

將氧化石墨加入溶劑中，并超聲0.5～1小時(shí)，配制成濃度為0.25～1mg/ml的氧化石墨烯懸浮液；

將所述氧化石墨烯懸浮液的pH調(diào)至10～11后，加入水合肼，在80～100℃的溫度下反應(yīng)12～24小時(shí)，得到石墨烯懸浮液；其中，水合肼與氧化石墨烯的質(zhì)量比為1:10～7:10。

10.一種鋰離子電池，包括依次層疊的正極、電池隔膜和負(fù)極，其特征在于：所述負(fù)極的集流體為權(quán)利要求1～4任一所述的石墨烯復(fù)合負(fù)極集流體。