[發(fā)明專利]一種石墨烯復合多層帶孔類球形錳酸鋰電極材料及其制備的鋰離子電池

有效

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• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107331853B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設計）人: 馮祥明;陳衛(wèi)華;李子賀;宋軻銘;米立偉;鄭金云
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 孫詩雨

1.一種石墨烯復合多層帶孔類球形錳酸鋰電極材料，其特征在于：石墨烯復合多層帶孔類球形錳酸鋰電極材料由片層結(jié)構(gòu)的石墨烯均勻分散在錳酸鋰顆粒周圍構(gòu)成，所述錳酸鋰為一次顆粒堆積而成的開口、多層帶孔類球形結(jié)構(gòu)，一次顆粒的粒徑為100-200 nm，堆積而成的多層帶孔類球形錳酸鋰電極材料的粒徑為1-5 μm；

所述石墨烯復合多層帶孔類球形錳酸鋰電極材料的制備方法如下：

（1）將十六烷基三甲基溴化銨和碳酸氫銨溶解于去離子水中形成混合溶液一；十六烷基三甲基溴化銨、碳酸氫銨和去離子水的質(zhì)量比為1：（40-50）：1000；

（2）將硫酸錳溶于去離子水中形成混合溶液二；硫酸錳與去離子水的質(zhì)量比為1：（80-100）；

（3）將步驟（1）得到的混合溶液一置于40-60℃的油浴中，將步驟（2）得到的混合溶液二滴加到混合溶液一中，滴加完畢后調(diào)節(jié)pH為7.5，得到混濁溶液；

（4）將步驟（3）得到的混濁溶液水洗離心，烘干，得到碳酸錳初級粉體，碳酸錳初級粉體在600-800℃下煅燒，得到前驅(qū)體三氧化二錳；

（5）將步驟（4）得到的前驅(qū)體三氧化二錳和鋰鹽加入到無水乙醇中研磨，前驅(qū)體三氧化二錳和鋰鹽的摩爾比為（8-10）：1，研磨均勻后置于氧氣氣氛的管式爐中500-600℃預燒2-6h后，升溫至600-800℃煅燒8-15 h，得到多層帶孔類球形錳酸鋰；

（6）將石墨烯分散在去離子水中，加入步驟（5）得到的多層帶孔類球形錳酸鋰，攪拌、離心干燥，得到石墨烯復合多層帶孔類球形錳酸鋰電極材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯復合多層帶孔類球形錳酸鋰電極材料，其特征在于：石墨烯復合多層帶孔類球形錳酸鋰電極材料中石墨烯的質(zhì)量為錳酸鋰質(zhì)量的1%-20%。

3.一種鋰離子電池，主要由正極片、負極片、電解液、隔膜以及外殼構(gòu)成，其特征在于：鋰離子電池采用權(quán)利要求1所述的石墨烯復合多層帶孔類球形錳酸鋰電極材料作為正極材料，采用金屬鋰或可嵌脫鋰活性材料作為負極材料，隔膜為聚乙烯、聚丙烯微孔膜或玻璃纖維隔膜，可溶性鋰鹽有機溶液為電解液。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池，其特征在于：所述正極片和負極片分別通過正極材料和負極材料與導電劑、粘結(jié)劑和分散劑均勻混合后所得到的漿料填涂到集流體而得到，集流體為碳布、金屬不銹鋼、多孔鎳、多孔鋁或薄膜材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池，其特征在于：所述的可嵌脫鋰活性材料為可嵌脫鋰離子的碳材料或鈦基材料，或者為可嵌脫鋰離子的碳材料和鈦基材料的復合材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池，其特征在于：所述的導電劑是炭黑或石墨；粘結(jié)劑為聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸或丁苯橡膠；分散劑為水、乙醇、異丙醇或1-甲基-2-吡咯烷酮。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池，其特征在于：所述可溶性鋰鹽有機溶液為鋰鹽溶于有機溶劑中得到，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、三氟甲基磺酸鋰和二（三氟甲基磺酰）亞胺鋰的一種或幾種，有機溶劑是碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、二甲醚和四氫呋喃中的一種或幾種。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池，其特征在于：所述的外殼采用有機塑料、鋁殼、鋁塑膜或不銹鋼，形狀為扣式、柱狀或方形。