[發(fā)明專利]一種含石墨烯包覆單晶正極材料的鋰離子電池電極的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010741731.7
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN112002896B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王哲;步紹寧;王欣全;王浩;于春奇;杜萍;劉曉雨;溫宇;徐昊;鄔素月;張永龍;劉嫄嫄;李來強
• 申請（專利權(quán)）人: 寧夏漢堯石墨烯儲能材料科技有限公司;寧夏航漢石墨烯技術(shù)研究院（有限公司）
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/1391;H01M10/0525;H01M10/058;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海微策知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31333
• 代理人: 史玉婷

本發(fā)明涉及鋰離子電池電極領(lǐng)域，具體涉及到一種含石墨烯包覆單晶正極材料的鋰離子電池電極的制備方法。一種含石墨烯包覆單晶正極材料的鋰離子電池電極的制備方法，步驟包括將含石墨烯包覆單晶正極材料與導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合后再加入N?甲基吡咯烷酮調(diào)節(jié)固含量后涂布在集流體上制備得到。本發(fā)明提供一種含石墨烯包覆單晶正極材料的鋰離子電池電極的制備方法，通過該制備方法得到鋰離子電池電極，由于包含特殊正極材料，其表面覆蓋有特定形貌的石墨烯，這種形貌覆蓋的石墨烯不會改變單晶正極材料原有的晶相結(jié)構(gòu)與尺寸，有利于所制備得到的鋰離子電池的阻抗更小、45℃循環(huán)容量保持率更高、高倍率放電和充電容量保持率更高，優(yōu)化鋰離子電池的綜合性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池電極領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種含石墨烯包覆單晶正極材料的鋰離子電池電極的制備方法。

背景技術(shù)

隨著近幾年鋰離子電池及其相關(guān)材料制備技術(shù)的發(fā)展，鋰離子電池?zé)o疑已取代了鎳氫、鉛酸等電池成為科技含量高且應(yīng)用最為廣泛的新一代電源，具有綠色環(huán)保、能量密度高、循環(huán)性能好、安全性能好等優(yōu)勢，被稱為“最有前途的化學(xué)電源”，中國已成為全球鋰離子電池發(fā)展最迅速及最活躍的地區(qū)之一。鋰離子電池正極材料是決定電池性能的關(guān)鍵因素之一，因此當(dāng)前形勢下，開發(fā)出具有良好熱安全性能和循環(huán)穩(wěn)定性能的鋰離子電池正極材料已迫在眉睫。

石墨烯作為一種新型碳納米材料，具有遠大于傳統(tǒng)材料的比表面積，以及較高的電導(dǎo)率和優(yōu)異的耐腐蝕性，可用于提高鋰離子電池的倍率性能等。但石墨烯在應(yīng)用到鋰離子電池正極材料時極易相互團聚，堆積密度較低并難以分散，這會使電池的體積能量密度降低和極片涂覆工藝難度加大。并且，對于石墨烯材料和正極材料混合的復(fù)合材料，由于石墨烯材料和正極材料接觸不充分而接觸電阻很大，因此急需設(shè)計一種能使石墨烯均勻分散于正極材料表面的制備工藝，提高鋰離子電池的使用性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明第一個方面提供了一種含石墨烯包覆單晶正極材料的鋰離子電池電極的制備方法，步驟包括將含石墨烯包覆單晶正極材料與導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合后再加入N-甲基吡咯烷酮調(diào)節(jié)固含量后涂布在集流體上制備得到；且所述含石墨烯包覆單晶正極材料是通過將含有石墨烯的膠液與正極活性物質(zhì)進行混合后得到漿料，將漿料干燥得到；所述正極活性物質(zhì)為單晶材料，具有單晶形貌，包括LiCoO₂和\或LiNi_xCo_yMn_zO₂和\或LiNi_xCo_yAl_zO₂，x+y+z＝1，0.2≤x≤0.95，0.05≤y≤0.4，0.05≤z≤0.5；晶體結(jié)構(gòu)為層狀，屬于R-3m空間群。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述含石墨烯包覆單晶正極材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照質(zhì)量比為(90～99)：(0.5～5)：(0.5～5)混合。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述導(dǎo)電劑選自碳類材料、金屬類材料、導(dǎo)電聚合物中的一種或多種。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述粘結(jié)劑選自聚乙烯醇、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、二乙酰基纖維素、聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯-丁二烯橡膠、丙烯酸酯化的苯乙烯-丁二烯橡膠、環(huán)氧樹脂、尼龍中的一種或多種。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述含石墨烯包覆單晶正極材料的TEM圖滿足附圖1-3；且所述含石墨烯包覆單晶正極材料的SEM圖滿足附圖4-6。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述含石墨烯包覆單晶正極材料中石墨烯在單晶正極材料表面的包覆厚度小于10nm。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述含石墨烯包覆單晶正極材料中石墨烯與正極材料表面的最長距離小于3nm；更優(yōu)選的，所述含石墨烯包覆單晶正極材料中石墨烯與正極材料表面的最長距離幾乎為0nm。