[發(fā)明專利]一種高能量鋰電池復(fù)合電極材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810321966.3
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108539166B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張何生;強(qiáng)珊珊;張智升
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽和昌工程咨詢有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京同輝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 杜彬

本發(fā)明公開了一種高能量鋰電池復(fù)合電極材料，所述電極材料由以下重量份的主要原料制成：石墨粉15?18份、無機(jī)填料1.6?2.2份、碳納米管0.6?0.8份、分散劑0.3?0.5、穩(wěn)定劑0.3?0.5份、去離子水70?85份；本發(fā)明還公開了所述復(fù)合電極材料的制備方法，包括如下步驟：(1)氧化石墨烯水溶液的制備：(2)碳納米管改性；(3)共混；(4)進(jìn)行均質(zhì)處理、干燥處理；(5)高溫?zé)崽幚怼１景l(fā)明制得的復(fù)合電極材料在有機(jī)電解液中充放電時,小電流和大電流下都能保持很高的放電比容量,同時在大倍率電流循環(huán)充放電時,該材料表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性能，同時沒有添加導(dǎo)電劑，提高了具有良好導(dǎo)電性鋰電池電極材料的吸液性能，改善了鋰電池的加工工藝，為制備高性能電池提供了保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰電池電極材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種高能量鋰電池復(fù)合電極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著全球能源危機(jī)的不斷加劇，新能源正逐漸成為各國投入的重點。目前鋰離子電池在手機(jī)、電腦等便攜設(shè)備上得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是鋰動力電池，全球各大汽車廠商都在加緊實現(xiàn)其在汽車上的應(yīng)用。電極材料是制約鋰離子電池性能、價格的關(guān)鍵性要素之一，一直是國內(nèi)外研究的熱點。隨著高安全、高功率、長壽命和大容量的鋰離子動力電池組的研究開發(fā)，電極材料用的導(dǎo)電劑成為電池進(jìn)一步發(fā)展的制約性要素之一。鋰電池中的正極材料大部分是導(dǎo)電性不好的鋰離子化合物，這就需要添加大量的導(dǎo)電劑形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，以改善材料的導(dǎo)電性。對于負(fù)極材料而言，同樣需要添加一定量的導(dǎo)電劑來改善其吸液性等加工性能及倍率性能。

石墨烯自從2004年由曼徹斯特大學(xué)的兩位教授制備出以來，得到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，首要一點就是其超高的電導(dǎo)率，對于這種二維晶體電子在其中的運行速度達(dá)到了光速的1/300，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電子在一般導(dǎo)體中的運動速度，或更準(zhǔn)確地，應(yīng)稱為“載荷子”(electric charge carrier)。究其原因，它的性質(zhì)和相對論的中微子非常相似，而相對論性的載荷子可以全自由地穿行，因為根據(jù)量子電動力學(xué)的觀點，所有的粒子都發(fā)生了量子隧道效應(yīng)，通過率100％。除了電導(dǎo)性，石墨烯還具有超高的比表面積，其比表面積的理論計算值達(dá)到了2630m2/g。結(jié)合石墨烯的以上特性，人們開展了在鋰電池中應(yīng)用石墨烯的研究。將其應(yīng)用于鋰電池電極材料中有望實現(xiàn)電子和鋰離子的快速傳導(dǎo)以及抑制材料結(jié)構(gòu)變化的作用，從而實現(xiàn)鋰電池性能的高性能化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高能量鋰電池復(fù)合電極材料及其制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種高能量鋰電池復(fù)合電極材料，所述電極材料由以下重量份的主要原料制成：

石墨粉15-18份、無機(jī)填料1.6-2.2份、碳納米管0.6-0.8份、分散劑0.3-0.5份、穩(wěn)定劑0.3-0.5份、去離子水70-85份；

所述高能量鋰電池復(fù)合電極材料由如下步驟制備而成：

(1)氧化石墨烯水溶液的制備：

S1、將濃硫酸置于圓底燒瓶，先加入硝酸鈉，攪拌使其溶解，加入石墨粉和高錳酸鉀粉末，在室溫磁力攪拌下緩慢倒入圓底燒瓶；

S2、將圓底燒瓶轉(zhuǎn)移到60℃恒溫水浴鍋中持續(xù)反應(yīng)12-16h，將反應(yīng)溶液緩慢倒入冰水中，溫度控制在0℃，往里滴加雙氧水，滴加完后繼續(xù)攪拌35-45min；

S3、用高速離心機(jī)離心，將離心所得的產(chǎn)物用大量的去離子水清洗5次，冷凍干燥之后得到的棕色物質(zhì)即為氧化石墨；

S4、將得到的氧化石墨在去離子水中超聲1.8-2.5h，制得氧化石墨烯水溶液；