[發(fā)明專(zhuān)利]一種氟化改性石墨烯負(fù)極長(zhǎng)循環(huán)電池的制備方法及其產(chǎn)品在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202010838343.0 | 申請(qǐng)日： | 2020-08-19 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN112047329A | 公開(kāi)（公告）日： | 2020-12-08 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 崔大祥;張芳;王亞坤;葛美英;盧玉英 | 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人： | 上海納米技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心有限公司 |
| 主分類(lèi)號(hào)： | C01B32/19 | 分類(lèi)號(hào)： | C01B32/19;C01B32/21;H01M4/587;H01M10/052;H01M10/058 |
| 代理公司： | 上海東亞專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 31208 | 代理人： | 董梅 |
| 地址： | 201109 *** | 國(guó)省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 氟化 改性 石墨 負(fù)極 循環(huán) 電池 制備 方法 及其 產(chǎn)品 | ||
本發(fā)明公開(kāi)了一種氟化改性石墨烯負(fù)極長(zhǎng)循環(huán)電池的制備方法及其產(chǎn)品，利用電化學(xué)腐蝕方法，在施加外部電壓后，產(chǎn)生堿性的氫氧根離子和氧氣作為剝離的外力，通過(guò)溶液中氟離子濃度控制在體系中C?F鍵的數(shù)量，將沉淀物清洗和干燥可獲得高純度石墨烯粉體；再加入石墨按一定比例混合獲得負(fù)極材料，與正極、電解液、隔膜配合組裝獲得長(zhǎng)循環(huán)的鋰離子電池。本發(fā)明適用于大規(guī)模批量化制備，耗時(shí)短、純度高。該發(fā)明制備的粉體可用于制備高性能鋰電池領(lǐng)域。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)非金屬材料領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種氟化改性石墨烯負(fù)極長(zhǎng)循環(huán)電池制作方法及其產(chǎn)品。
背景技術(shù)
隨著鋰電池技術(shù)的迅速發(fā)展，迫切需要在小型化、靈活性和長(zhǎng)續(xù)航方面進(jìn)行創(chuàng)新。高容量鋰電池是商業(yè)上重要電源，但其循環(huán)壽命有限，功率密度低，低溫動(dòng)力學(xué)不良，還存在安全問(wèn)題。最近，石墨烯改性的負(fù)極表現(xiàn)出高功率密度、強(qiáng)大的靈活性和高安全性成為鋰電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，但循環(huán)性仍是需要解決的技術(shù)難點(diǎn)。
含氟碳納米材料在有機(jī)電解質(zhì)中具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性，溫度高達(dá)400°C時(shí)，也不會(huì)發(fā)生分解，并且具有電壓穩(wěn)定、工作溫度寬、自放電小、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，可滿(mǎn)足航空航天等極端環(huán)境的要求。電池放電時(shí)，含氟碳材料轉(zhuǎn)化為導(dǎo)電性更強(qiáng)的納米碳材料，增加了電極整體的電導(dǎo)率，有利于穩(wěn)定放電電壓和提高放電效率。
本發(fā)明利用電化學(xué)腐蝕剝離的方法，以含有氟化物的水溶液作為電解液，施加一定的電壓，允許水的還原，產(chǎn)生強(qiáng)親核羥基離子（OH-），不斷的腐蝕石墨層間鍵，同時(shí)水的連續(xù)氧化產(chǎn)生氧氣，所有這些都為分離弱結(jié)合石墨層提供了很大的力。溶液中的氟離子，同時(shí)極化作用形成C-F鍵。
發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的在于提供一種氟化改性石墨烯負(fù)極長(zhǎng)循環(huán)電池的制備方法。
本發(fā)明的再一目的在于：提供一種上述方法制備的氟化改性石墨烯負(fù)極長(zhǎng)循環(huán)電池產(chǎn)品。
本發(fā)明目的通過(guò)下述方案實(shí)現(xiàn)：一種氟化改性石墨烯負(fù)極長(zhǎng)循環(huán)電池的制備方法，包括一步法合成含氟改性石墨烯材料，其特征在于利用電化學(xué)腐蝕方法，在施加外部電壓后，產(chǎn)生堿性的氫氧根離子和氧氣作為剝離的外力，通過(guò)溶液中氟離子濃度控制在體系中C-F鍵的數(shù)量，將沉淀物清洗和干燥可獲得高純度石墨烯粉體；再加入石墨按一定比例混合獲得負(fù)極材料，與正極、電解液、隔膜配合組裝獲得長(zhǎng)循環(huán)的鋰離子電池，包括以下步驟：
(1) 稱(chēng)取適量的氟化物，溶于去離子水，制成濃度為0.1~1mol/l的溶液，調(diào)節(jié)PH到7；
(2) 電化學(xué)系統(tǒng)，使用惰性材料為正極，石墨為負(fù)極，正負(fù)極面積相同，為4cm2；
(3) 施加電壓允許水還原，產(chǎn)生羥基離子，對(duì)石墨層進(jìn)行腐蝕，氟離子與石墨形成C-F鍵；
制得的石墨烯層超聲清洗、烘干，與石墨機(jī)械混合，混合的比例為石墨烯：石墨=5-30%：95-70%，待用作負(fù)極；
(4) 圓柱和軟包電池制作選用三元正極材料，隔膜、電解液選用商業(yè)產(chǎn)品，設(shè)計(jì)容量為0.5-2.5Ah。
步驟(1)中所述的氟化物為氟化鈉、六氟磷酸鉀、氟化銨的一種。
步驟(2)的惰性材料為鉑和金電極的一種。
步驟(3)施加電壓為10mV-2V。
步驟(4)選擇的三元正極材料為L(zhǎng)i[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2和Li[Ni0.5Co0.2Mn0.3]O2的一種，電解液選擇天賜和國(guó)泰華榮常規(guī)電解液其中的一家，隔膜選擇星源和恩捷10微米規(guī)格的其中一家。
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