[發明專利]含有石墨烯的錳酸鋰正極極片的制備方法有效

申請號：	201310359463.2	申請日：	2013-08-19
公開（公告）號：	CN103413917A	公開（公告）日：	2013-11-27
發明（設計）人：	孫明娟;荊蒙蒙;侯士峰	申請（專利權）人：	濟寧利特納米技術有限責任公司
主分類號：	H01M4/1391	分類號：	H01M4/1391;H01M4/505;H01M4/62
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地址：	272000 山東省濟寧市國家***	國省代碼：	山東;37
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摘要：
搜索關鍵詞：	含有石墨錳酸鋰正極制備方法
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【說明書】：

技術領域

?本發明涉及新能源材料技術領域，更具體地說是一種含有石墨烯的錳酸鋰正極極片的制備方法。

背景技術

鋰離子電池由于具有輸出電壓高、比能量大、循環壽命長、安全性能優越、無記憶效應等優點，被廣泛應用于便攜式電子產品和通訊工具中，在這些應用中，除要求其具有大的比容量外，大倍率下的充放電性能也是極其重要的技術指標，為保持電池循環過程中良好的大倍率充放電特性和較長的使用壽命，需在電極中加入導電劑，以填補電極材料在嵌入、脫出鋰過程中產生的空隙，保持電極穩定的導電性，但現有技術的導電劑，如導電碳黑或導電石墨，不能從根本上解決正極材料導電性能差的問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明設計了一種導電性能良好的含有石墨烯的錳酸鋰正極極片的制備方法，其原理是：石墨烯作為一種新型的碳質材料，其碳原子最外層電子通過sp2雜化形成大π鍵，存在大量可以自由移動的電子，具有比其它碳質材料更好的導電性能，是一種優良的導電劑，以石墨烯為導電劑添加到鋰離子電池正極材料中，可以在正極材料中形成一個體積電阻率很小的導電網絡，明顯改善正極材料的導電性能，顯著提高電池的充放電效率和循環壽命。

本發明的技術方案為：所述的含有石墨烯的錳酸鋰正極極片由涂覆材料涂覆在鋁箔的表面構成，涂覆材料由正極材料、導電劑、粘結劑組成，其特征是其重量百分比為正極材料：75～94%、導電劑：1～15%、粘結劑：5～10%。

本發明所述的正極材料，其特征在于正極材料采用錳酸鋰。

本發明所述的導電劑，其特征在于導電劑采用石墨烯、乙炔黑中的一種，或二者的混合物。

本發明所述的粘結劑，其特征在于粘結劑采用聚偏氟乙烯。

本發明所述的含有石墨烯的錳酸鋰正極極片的制備方法是：

將石墨烯分散液與錳酸鋰、乙炔黑混合，然后，將所得混合物加至聚偏氟乙烯的N-甲基-2吡咯烷酮溶液中混合成漿料，涂覆在鋁箔的表面，干燥制得含有石墨烯的錳酸鋰電極極片。

本發明所述的石墨烯分散液，其特征在于石墨烯分散液是將石墨烯溶于水或有機分散劑中超聲分散得到的懸浮液，靜置10～36?小時，去除沉積物后，再靜置10～24?小時，制得穩定、均勻的石墨烯分散液，其濃度為0.01～1?mg/ml。

本發明所述的有機分散劑，其特征在于有機分散劑采用無水乙醇、異丙醇、甲醇、乙二醇中的一種或兩種的混合物，優選無水乙醇、異丙醇中的一種。

本發明所述超聲，其特征在于超聲頻率為40?KHz，超聲功率為120?W，超聲時間為20～60?min。

本發明所述懸浮液，其特征在于懸浮液的濃度為1～15?mg/ml，

本發明所述石墨烯，其特征在于石墨烯采用氧化石墨烯經高溫還原所得，其氧化石墨烯為單層或層數為2～20層的薄層石墨烯，尺寸介于5?nm～20?μm。

本發明的有益效果是含有石墨烯的錳酸鋰正極極片的制備方法制得的正極極片提升了電池的容量、循環性能和倍率性能，提高了石墨烯的有效利用率。