[發明專利]一種石墨烯改性的鋰離子電池正極材料及制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610881796.5
• 申請日: 2016-10-09
• 公開（公告）號: CN107919475B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 楊揚;馬紫峰;張世明;戴加龍;徐堯;吳剛;章國明;董新義
• 申請（專利權）人: 上海中聚佳華電池科技有限公司;無錫泰科納米新材料有限公司;江蘇雙良低碳產業技術研究院有限公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;沈佳麗

1.一種石墨烯改性的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

(1)對鋰離子電池正極活性物質進行等離子處理，得到等離子體表面改性的正極活性物質；所述等離子處理的工作氣體為CF₄、NH₃、CS₂和H₂S中的一種或多種；

(2)將所述等離子體表面改性的正極活性物質與石墨烯漿料混合，得到混合物料；

其中，所述石墨烯漿料包括如下組分：石墨烯、分散劑和溶劑，所述石墨烯為徑長不小于10μm的石墨烯；所述石墨烯漿料中的石墨烯與所述等離子體表面改性的正極活性物質的質量比為1:500～1:30；所述石墨烯漿料的固含量為1％～9％，所述百分比為石墨烯漿料烘干后的固體質量占烘干前石墨烯漿料總質量的百分比；所述分散劑為十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、膽酸鈉、聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種；

(3)對所述混合物料進行干燥，然后在惰性氣氛下焙燒，冷卻后即得。

2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述鋰離子電池正極活性物質為磷酸鐵鋰、鎳錳鈷酸鋰三元材料、鈷酸鋰、鎳鈷酸鋰、鎳錳酸鋰或錳酸鋰；

和/或，步驟(2)中，所述溶劑為水、乙腈、正丁醇、乙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一種或多種。

3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述鋰離子電池正極活性物質為磷酸鐵鋰或鎳錳鈷酸鋰三元材料；

和/或，步驟(2)中，所述分散劑為聚乙烯吡咯烷酮；

和/或，步驟(2)中，所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮。

4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述等離子處理按照如下方式進行：在真空中，于常溫至200℃的溫度下，在攪拌條件下向所述鋰離子電池正極活性物質中通入所述工作氣體，使所述工作氣體電離產生自由基，對鋰離子電池正極活性物質進行表面改性。

5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述真空的真空度為0.01～500Pa；

和/或，所述工作氣體以0.01～10升/分鐘的流量通入；

和/或，使所述工作氣體電離產生自由基的電壓和電流條件控制如下：電壓1～200V，電流1～500mA；

和/或，所述自由基對鋰離子電池正極活性物質進行表面改性的反應時間為1～1000分鐘。

6.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述石墨烯的徑長為10～15μm；

和/或，步驟(2)中，所述石墨烯的徑厚比為不小于1000；

和/或，步驟(2)中，所述石墨烯由機械剝離法制備得到；

和/或，步驟(2)中，所述石墨烯漿料中石墨烯和分散劑的質量比為(20～100):1，所述石墨烯漿料中石墨烯和溶劑的質量比為(2～10):(100～200)；

和/或，步驟(2)中，所述混合的時間為0.5～2h；

和/或，步驟(2)中，所述混合物料在25℃下的粘度為2000～10000mPa·s。