[發(fā)明專利]一種包含氮摻雜石墨烯的正極、其制備方法及采用該正極的鋰電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610211125.8
• 申請日: 2016-04-05
• 公開（公告）號: CN105680048B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁中直;李碧梅;徐瑛;劉金成
• 申請（專利權(quán)）人: 惠州億緯鋰能股份有限公司
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583;H01M4/62;H01M4/1393
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆;胡彬

1.一種正極，其特征在于，所述正極中包含氮摻雜石墨烯作為催化劑，所述氮摻雜石墨烯中，氮原子進入石墨烯分子環(huán)狀結(jié)構(gòu)中，50wt％以上的氮元素以吡啶型氮的形式存在；

所述正極的原料組成中，氮摻雜石墨烯、炭黑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(0.1～15)：(8～92)：(2～40)；

所述正極的制備方法包括以下步驟：

(1)將氮摻雜石墨烯、炭黑和粘結(jié)劑與溶劑混勻；

(2)加熱發(fā)泡；

(3)成型，制備得到正極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極，其特征在于，所述正極的原料組成包括氮摻雜石墨烯、炭黑和粘結(jié)劑。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的正極，其特征在于，所述炭黑為乙炔黑。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的正極，其特征在于，所述粘結(jié)劑為聚四氟乙烯。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的正極，其特征在于，所述正極的原料組成中，氮摻雜石墨烯占炭黑質(zhì)量的百分比為0.1～40％。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的正極，其特征在于，所述正極的原料組成中，氮摻雜石墨烯占炭黑質(zhì)量的百分比為0.1～15％。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的正極，其特征在于，所述正極的原料組成中，粘結(jié)劑占炭黑質(zhì)量的百分比為2～40％。

8.一種如權(quán)利要求1-7任一項所述的正極的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(1)將氮摻雜石墨烯、炭黑和粘結(jié)劑與溶劑混勻；

(2)加熱發(fā)泡；

(3)成型，制備得到正極。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述氮摻雜石墨烯、炭黑和聚四氟乙烯的質(zhì)量比為(0.1～15)：(8～92)：(2～40)。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述氮摻雜石墨烯的制備方法如下：

將氮源與石墨烯混合后，在惰性氣體的保護下于600～1000℃反應(yīng)，制備得到氮摻雜石墨烯。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述氮摻雜石墨烯的制備方法中，所述反應(yīng)的溫度為800～1000℃。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述氮摻雜石墨烯的制備方法中，所述反應(yīng)的溫度為900℃。

13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述氮摻雜石墨烯的制備方法中，所述反應(yīng)的時間為0.5～8h。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述氮摻雜石墨烯的制備方法中，所述反應(yīng)的時間為2h。

15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述氮摻雜石墨烯的制備方法中，所述氮源為有機氮源和/或無機氮源。

16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述氮摻雜石墨烯的制備方法中，所述惰性氣體包括氦氣、氖氣、氬氣或氙氣中的任意一種或至少兩種的混合氣體。

17.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述溶劑為水和/或乙醇。

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述溶劑為無水乙醇。

19.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述加熱發(fā)泡的過程為先在第一溫度干燥，再繼續(xù)在第二溫度烘烤。