[實用新型]鈷鎳雙金屬氧化物負載石墨烯的負極片

有效

• 申請號: 202120023600.5
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN213692113U
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 王瑋杰;王康;李東瑋
• 申請（專利權）人: 山東省科學院新材料研究所
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M4/70;H01M4/134;H01M10/0525;B82Y40/00
• 代理公司: 濟南領升專利代理事務所(普通合伙) 37246
• 代理人: 崔苗苗

本實用新型公開了一種鈷鎳雙金屬氧化物負載石墨烯的負極片，包括粘結在一起的集流體和銅箔，集流體包括石墨烯層和石墨烯層表面固定的氧化物層，且石墨烯層為三維氧化石墨烯。銅箔的形狀為圓柱體、長方體或三棱柱，銅箔的頂面開有供集流體粘結固定的凹槽，銅箔設置為不同形狀便于使負極片能適用于多種應用場景中。氧化物層為鈷鎳雙金屬氧化物，其更容易制備且具有更好的電化學性能。本實用新型提供了一種鈷鎳雙金屬氧化物負載石墨烯的負極片，其結構簡單、設計合理，利用雙金屬氧化物的負載提高了負極片的電子和離子運輸效率，且負極片對集流體進行了穩固固定，便于延長電池的整體使用壽命，具有極高的實際使用價值。

技術領域

本實用新型涉及電化學新能源技術領域，具體涉及一種鈷鎳雙金屬氧化物負載石墨烯的負極片。

背景技術

隨著時代的不斷發展，如今商業化的可充電鋰離子電池己經普遍配備在移動電話、筆記本電腦、新能源汽車等高科技電子產品當中。然而對于不斷升級更新的高科技設備，以及新能源汽車、大型儲能系統等持續增加的容量要求來說，普通的鋰離子電池容量己然到達技術瓶頸，無法滿足能量需求。因此高比能量的新型鋰電池的研發日益受到人們的重視。

鋰金屬是鋰電池陽極的最終選擇，因為它在所有可能的候選物中具有最高的理論容量(3.860 mAh·g^-1或2.061 mAh·cm^-3)和最低的電化學電勢(相對于標準氫電極為-3.04V)。然而，這種鋰金屬電池由于在重復充放電過程，會出現鋰枝晶的不受控生長，因而具有較差的循環性能，同時有著較大的安全隱患。隨著人們對于高能量密度鋰電池的追求，近年來金屬鋰作為鋰電池負極重新受到了廣泛的關注，在下一代鋰電池體系如Li-LiFePO₄，Li-S，Li-Se，和Li-O₂電池中，金屬鋰負極是不可缺少的一環。最先進的鋰離子電池可以達到約250 Wh·kg^-1的比能量，比汽油的實用價值低一個數量級。一旦陽極被鋰取代，鋰-LMO電池(其中LMO是鋰過渡金屬氧化物)可提供約440 Wh·kg^-1的比能。過渡到鋰-硫和鋰-空氣系統可進一步將比能量分別提高至約650 Wh·kg^-1和約950 Wh·kg^-1。就體積能量密度而言，最好的商用鋰離子電池已經具有約700 Wh·kg^-1的較高值，但是轉移到鋰-空氣系統將提供大于1100 Wh·kg^-1的實際值，與汽油相當。

對于鋰金屬來說，在普通的二維銅箔集流體上沉積是不均勻的，而且因為其無宿主的沉積特性導致體積會在循環充放電中不斷增大。為了抑制體積變化，研究人員開發三維集流體來為鋰的成核找到宿主，還利用它的良好機械強度抵抗體積的變化，提高的鋰負極的穩定性。三維導電骨架不僅有效地容納機械應力，而且可以及時地轉移電子，從而減少極化并提高速率能力。三維石墨烯具有石墨烯的特性，例如優異的導電性和良好的機械柔韌性以及其孔隙率的額外特性，通常被用作碳網絡來制造鋰金屬電池的復合電極。然而純石墨烯的性能相對來說還是有一定的局限，對三維骨架進行表面改性則可以進一步改善結構完整性和導電性。

但目前還仍未有使用這種三維石墨烯制成的負極材料，因此，利用合適的結構制備這種新型負極材料是急需且必要的。

實用新型內容

本實用新型的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種鈷鎳雙金屬氧化物負載石墨烯的負極片，其具有三維構造，表面無序排列的納米片使負極片具有更大的比表面積，同時其三維構造有利于電子和離子在電極片與電解液之間的快速傳輸，提高導電效率。

為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案：

鈷鎳雙金屬氧化物負載石墨烯的負極片，包括粘結在一起的集流體和銅箔，所述集流體包括石墨烯層和石墨烯層表面固定的氧化物層，且石墨烯層為三維氧化石墨烯。

所述銅箔的形狀為圓柱體、長方體或三棱柱，銅箔的頂面開有供集流體粘結固定的凹槽，銅箔設置為不同形狀便于使負極片能適用于多種應用場景中。