[發明專利]基于石墨烯/人造石墨復合材料的鋰離子電池優化方法

有效

• 申請號: 202011497074.2
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112614977B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 郭守武;沈文卓;丁浩原;張佳利;鐘民
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M4/04;H01M10/0525
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種基于石墨烯/人造石墨復合材料的鋰離子電池優化方法，以基于人造石墨顆粒表面電沉積石墨烯制作鋰離子電池的負極，即，將氧化石墨烯分散液與人造石墨粉分散液混合后電沉積還原，再將石墨烯/人造石墨復合材料從反應得到的混合液中提取得到。本發明操作簡單且制備得到的材料作為鋰離子電池負極時，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。

技術領域

本發明涉及的是一種石墨烯領域的技術，具體是一種基于石墨烯/人造石墨復合材料的鋰離子電池優化方法。

背景技術

現有的鋰離子電池電極材料中石墨烯的應用多以導電添加劑的形式，提升電池綜合性能。在電極材料中，多以化學修飾、球磨、化學氣相沉積等方法包覆應用。化學修飾過程易產生尖角優先沉積現象；球磨法反應體系較大，能耗較高；化學氣相沉積法效率較低、設備要求高。電沉積是一種高效均勻的表面處理方法，目前雖然有研究通過電鍍的方式將石墨烯鍍在鋰離子電池電極表面，但均作用在電極極片表面，無法使石墨烯作用于電極極片內部材料，造成石墨烯在電極中分布不均勻的現象。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種基于石墨烯/人造石墨復合材料的鋰離子電池優化方法，操作簡單且制備得到的材料作為鋰離子電池負極時，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。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種基于石墨烯/人造石墨復合材料的鋰離子電池優化方法，以基于人造石墨顆粒表面電沉積石墨烯制作鋰離子電池的負極。

所述的基于人造石墨顆粒表面電沉積石墨烯，將氧化石墨烯分散液與人造石墨粉分散液混合后電沉積還原，再將石墨烯/人造石墨復合材料從反應得到的混合液中提取得到。

所述的鋰離子電池的負極，以N-甲基吡咯烷酮(NMP)為溶劑，將上述石墨烯/人造石墨復合材料、導電炭黑和聚偏氟乙烯(PVDF)混合后加N-甲基吡咯烷酮(NMP)為溶劑，攪拌均勻成泥漿狀涂覆于銅箔表面并干燥后制成。

所述的石墨烯/人造石墨復合材料、導電炭黑和聚偏氟乙烯(PVDF)的質量比為8:1:1。

所述的電沉積還原，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，在攪拌環境下施加電壓。

所述的電壓，優選為：1 V～5 V。

所述的電沉積處理時間，優選為：30 s～60 min。

所述的攪拌，優選速度為：30轉/min～80 轉/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，通過將人造石墨粉超聲分散于水中得到。

所述的人造石墨粉末的粒徑包括：D₁₀：6～8 μm、D₅₀: 15～18 μm和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量比為1:20～1:2000。

所述的提取，采用但不限于抽濾、干燥處理。

所述的干燥，優選在60 ℃下真空干燥24 h。

所述的鋰離子電池的對電極采用但不限于金屬鋰；隔膜采用但不限于微孔聚丙烯膜；電解液，采用但不限于六氟磷酸鋰/碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲基乙基酯混合制成，優選為相同濃度的六氟磷酸鋰/碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲基乙基酯以體積比為1:1:1混合。

所述的鋰離子電池，優選在充滿高純氬氣的手套箱內組裝得到。