[發明專利]一種鋰離子電池復合材料及其復合電極的制備方法

有效

• 申請號: 201810019135.0
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108565406B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 孔麗娟;張德仁;張寶鳳;徐子福
• 申請（專利權）人: 安普瑞斯（無錫）有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種鋰離子電池復合電極，其特征在于：在電極的負極材料表面包覆一層具有強粘附性的聚多巴胺，同時用石墨烯量子點改性粘結劑，其制備方法包括以下步驟：

1）制備固體石墨烯量子點：

稱取氧化石墨GO粉末與N，N-二甲基甲酰胺混合，得到混合懸浮液，超聲分散均勻后轉移至反應釜，水熱反應一定時間；待混合液冷卻到室溫，用微孔濾膜抽濾得到棕色濾液，旋蒸除去DMF溶劑，接著溶于去離子水，用3000Da分子量透析袋透析，最后冷凍干燥袋子里面的溶液得到固體石墨烯量子點；

2）制備石墨烯量子點改性粘結劑：

用去離子水分散粘結劑粉末，攪拌至均相后，加入步驟1）制備的石墨烯量子點繼續分散，攪拌一天，得到改性粘結劑備用；

3）制備親水性納米硅：

將納米硅分散于過氧化氫、氨水和去離子水的混合溶液中，加熱反應一定時間，離心分離，干燥得到親水性納米硅；

4）制備聚多巴胺/納米硅復合物：

將3）制備得到的親水性納米硅與鹽酸多巴胺依次溶于去離子水，室溫下劇烈攪拌，向混合溶液中滴加過硫酸銨，加畢，繼續攪拌一定時間，離心分離，去離子水洗滌、干燥得到聚多巴胺/納米硅復合物；

5）制備復合電極：

將步驟4）得到的聚多巴胺/納米硅復合物和乙炔黑混合研磨半小時，然后與改性粘結劑混合分散在去離子水中，磁力攪拌得到漿料，均勻涂覆于銅箔表面，得到鋰離子電池負極片。

2.根據權利要求1所述的鋰離子電池復合電極，其特征在于：步驟1）中，氧化石墨GO粉末與N，N-二甲基甲酰胺形成的混合懸浮液的濃度為5~50mg/ml，超聲分散0.5~2h。

3.根據權利要求1所述的鋰離子電池復合電極，其特征在于：步驟1）中，水熱反應的高溫熱解溫度和時間分別為150~300℃和2~10h。

4.根據權利要求1所述的鋰離子電池復合電極，其特征在于：步驟2）所述的粘結劑為海藻酸鈉。

5.根據權利要求1所述的鋰離子電池復合電極，其特征在于：步驟3）所述的納米硅粒徑為50~200nm；親水性納米硅處理所用溶劑為過氧化氫、氨水和去離子水的混合溶液；所述過氧化氫和氨水的體積比10:1~1:1，所述氨水和水的體積比為1:6，加熱時間為0.5~1h。

6.根據權利要求1所述的鋰離子電池復合電極，其特征在于：步驟4）所述的親水性納米硅與鹽酸多巴胺按質量比為1:0.8~1:1.6混合，攪拌時間2h，鹽酸多巴胺與過硫酸銨按質量體積比1g/（10~60）ml，加畢，充分攪拌時間3~6h，多巴胺在引發劑下發生聚合反應，均勻包覆在納米硅表面。

7.根據權利要求1所述的鋰離子電池復合電極，其特征在于：聚多巴胺/納米硅復合物、乙炔黑、石墨烯量子點和粘結劑的質量比為（75~80）: 10: （1~2.5）:（8~9）。