[發(fā)明專利]基于表面電沉積金屬/石墨烯復(fù)合層的鋰離子電池優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011492162.3
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112599717B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈文卓;郭守武;丁浩原;鐘民;張佳利
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/133;H01M4/1393;H01M4/36;H01M10/0525
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種基于表面電沉積金屬/石墨烯復(fù)合層的鋰離子電池優(yōu)化方法，以人造石墨粉末表面電沉積金屬/石墨烯復(fù)合層制作鋰離子電池的負(fù)極，即將單層氧化石墨烯分散液與人造石墨粉分散液混合后以金屬鹽溶液作為電鍍液經(jīng)過電沉積，再將表面電沉積金屬/石墨烯復(fù)合層的人造石墨粉末從反應(yīng)得到的混合液中提取得到。本發(fā)明操作簡單且制備得到的材料作為鋰離子電池負(fù)極時，不僅有較高的首次庫倫效率，還可以具備較高的比容量和較好的倍率性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種石墨烯領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種基于表面電沉積金屬/石墨烯復(fù)合層的鋰離子電池優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的鋰離子電池負(fù)極材料表面處理主要通過預(yù)鋰化、表面氧化、氟化等方法，其中預(yù)鋰化特點為在負(fù)極電極極片表面進(jìn)行預(yù)充放電反應(yīng)，提高庫倫效率，缺點為受限于極片尺寸，再次加工應(yīng)用范圍較小；表面氧化和氟化處理一般采用化學(xué)修飾方法在負(fù)極材料表面引入-COOH、-OH、-NO₂等官能團(tuán)，一定程度上阻礙電解質(zhì)和鋰離子的共嵌入，雖然有利于材料表面穩(wěn)定SEI膜的形成，從而提高鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性，但化學(xué)修飾反應(yīng)效率低，受化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)影響，均勻程度難以保證，優(yōu)化效果有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種基于表面電沉積金屬/石墨烯復(fù)合層的鋰離子電池優(yōu)化方法，操作簡單且制備得到的材料作為鋰離子電池負(fù)極時，不僅有較高的首次庫倫效率，還可以具備較高的比容量和較好的倍率性能。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明涉及一種基于表面電沉積金屬/石墨烯復(fù)合層的鋰離子電池優(yōu)化方法，以人造石墨粉末表面電沉積金屬/石墨烯復(fù)合層制作鋰離子電池的負(fù)極。

所述的人造石墨粉末表面電沉積金屬/石墨烯復(fù)合層，將單層氧化石墨烯分散液與人造石墨粉分散液混合后以金屬鹽溶液作為電鍍液經(jīng)過電沉積，再將表面電沉積金屬/石墨烯復(fù)合層的人造石墨粉末從反應(yīng)得到的混合液中提取得到。

所述的鋰離子電池的負(fù)極，以N-甲基吡咯烷酮(NMP)為溶劑，將上述表面電沉積金屬/石墨烯復(fù)合層的人造石墨粉末、導(dǎo)電炭黑和聚偏氟乙烯(PVDF)混合后加入作為溶劑的N-甲基吡咯烷酮(NMP)，攪拌均勻成泥漿狀涂覆于銅箔表面并干燥后制成。

所述的電沉積，采用但不限于在電鍍裝置中，以不銹鋼作為陽極，以裝有混合后的單層氧化石墨烯分散液與人造石墨粉分散液的不銹鋼筒作為陰極，金屬鹽溶液為鍍液，在攪拌環(huán)境下施加電壓。

所述的電壓，優(yōu)選為：1 V～5 V。

所述的電沉積處理時間，優(yōu)選為：30 s～60 min。

所述的攪拌，優(yōu)選速度為：30轉(zhuǎn)/min～80 轉(zhuǎn)/min。

所述的氧化石墨烯分散液，通過將氧化石墨烯超聲分散于水中得到。

所述的人造石墨粉分散液，通過將人造石墨粉末超聲分散于水中得到。

所述的人造石墨粉末包括：D₁₀：6～8 μm、D₅₀: 15～18 μm以及D₉₀:50～60 μm。

所述的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯與人造石墨粉分散液中的人造石墨粉末的質(zhì)量比為1:20～1:2000。

所述的鍍液，采用但不限于硫酸鎂、硫酸銅、硫酸鎳、硫酸錫、氯化鎂、氯化銅、氯化鎳或氯化錫溶液。

所述的提取，采用但不限于抽濾、干燥處理。

所述的干燥，優(yōu)選在60 ℃下真空干燥24 h。

所述的表面電沉積金屬/石墨烯復(fù)合層的人造石墨粉末、導(dǎo)電炭黑和聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為8:1:1。