[發明專利]一種基于石墨烯-二氧化硅復合氣凝膠的鋰離子電池負極漿料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711463807.9
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108183219B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 山東新朗華科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 魏忠暉

本發明鋰電池領域，提供了一種基于石墨烯?二氧化硅復合氣凝膠的鋰離子電池負極漿料及其制備方法，負極漿料包括以下重量份的組分：石墨烯?二氧化硅復合氣凝膠粉末95?97份，導電劑0?2份，分散劑0?1份，粘合劑0.5?2.5份，增稠劑0?2份，水140?160份。本發明的負極漿料中含有石墨烯?二氧化硅復合氣凝膠材料，其不僅比表面積大，而且柔性較高，涂覆于負極片表面固化后，所得負極片表面較為平滑，毛糙感弱，因此能夠有效防止隔膜被刺穿，延長電池使用壽命。

技術領域

本發明涉及鋰電池領域，特別地，涉及一種基于石墨烯-二氧化硅復合氣凝膠的鋰離子電池負極漿料及其制備方法。

背景技術

隨著新能源的發展，鋰離子電池在各個領域中得到了長足的發展。而鋰離子電池的正負極材料對于提升鋰離子電池的性能起著關鍵性作用。對于鋰離子負極材料，最早都是采用碳材料，而后出現了硅、鈦以及復合材料等。另一方面，石墨烯具有單層二維片狀結構，比表面積較大，具有出色的導電性、導熱性、低電阻率等，非常適合作為負極材料，現有技術許多鋰離子電池的負極片中都已經有應用。用石墨烯或者其與其他負極材料的復合材料作為負極，能夠顯著降低電池內阻，提高電池循環性能。

雖然石墨烯具有眾多優點，但是經過研究，本發明人發現了石墨烯也存在一些缺點：雖然石墨烯具有單層二維片狀結構，但是在實際使用過程中相鄰石墨烯之間的片層間距會逐漸縮小，使得石墨烯的剝離程度降低，從而導致其柔性降低，硬度變高。當將石墨烯用作負極材料并將其涂覆于負極集流體(通常為銅箔)表面固化后，堅硬的石墨烯以及其他負極顆粒材料會使得負極片表面變得非常毛糙，在鋰離子電池長時間工作后，由于電池隔膜與負極片長期的擠壓接觸以及高溫影響，隔膜容易被負極片刺穿，容易發生微短路甚至隔膜失效情況。

通常情況下，現有技術中為了提高隔膜抗穿刺強度，會在隔膜表面涂覆一層陶瓷涂層，但是這又會帶來新問題：由于陶瓷涂層的設置，導致隔膜的透氣性以及對電解液的浸潤性都大幅降低，從而影響電池性能。

專利201210533334.6公開了一種石墨烯復合鋰離子電池負極材料及其制備方法，負極材料包括多層石墨烯片層，相鄰的石墨烯片層之間設有空心納米負極顆粒層，石墨烯片層將空心納米負極顆粒逐個半包圍間隔開，相鄰的石墨烯片層之間留有間隙；空心納米負極顆粒由碳外層、中空的金屬負極材料內層組成。制備方法包括：將二氧化硅的有機前軀體、陽離子表面活性劑、錫鹽溶液、有機碳源混合反應；加入氧化石墨烯或石墨烯的分散液反應、干燥得中間產物；再經處理液處理得初產物；初產物熱處理得產品。本發明的負極材料導電性好、電化學儲鋰容量大、能量密度高、循環性能好。制備容易實現工業化、低成本。

上述專利雖然采用了石墨烯負載負極顆粒(碳、硅材料)，從表面上看與本發明技術方案相似，但是其僅僅是用石墨烯包覆負極材料以解決碳、硅負極材料容易發生膨脹導致負極材料失效的技術問題，并無法解決石墨烯以及其他負極材料制成負極片后表面較為毛糙的技術問題。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于石墨烯-二氧化硅復合氣凝膠的鋰離子電池負極漿料及其制備方法，本發明的負極漿料中含有石墨烯-二氧化硅復合氣凝膠材料，其不僅比表面積大，而且柔性較高，涂覆于負極片表面固化后，所得負極片表面較為平滑，毛糙感弱，因此能夠有效防止隔膜被刺穿，延長電池使用壽命。

本發明的技術方案為：一種基于石墨烯-二氧化硅復合氣凝膠的鋰離子電池負極漿料，包括以下重量份的組分：

石墨烯-二氧化硅復合氣凝膠粉末95-97份，

導電劑0-2份，

分散劑0-1份，

粘合劑0.5-2.5份，

增稠劑0-2份，

水140-160份。