[發明專利]摻有石墨烯的鋰錳扣式電池正極材料、制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210548063.5
• 申請日: 2022-05-20
• 公開（公告）號: CN114695895A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 楊寅崗;謝慶富
• 申請（專利權）人: 深圳鯨孚科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/505;H01M6/16
• 代理公司: 福州鼎新知識產權代理有限公司 35263
• 代理人: 李向楠;陳玉琴

本發明提供摻有石墨烯的鋰錳扣式電池正極材料、制備方法和應用，其中，所述正極材料由正極活性材料MnO₂、導電劑和粘結劑混合而成，所述導電劑為由人造石墨、導電炭黑、碳納米管、石墨烯組成的復合導電劑，其中，所述碳納米管與石墨烯的質量比為3?7：7?3，人造石墨、導電炭黑、碳納米管與石墨烯的總量的質量比為35?45：35?45：10?30。其能夠提升電池大電流放電性能，同時減少電池內阻。本發明通過將人造石墨、導電炭黑、碳納米管、石墨烯按照特定比例進行有機組合形成復合導電劑，再與正極活性材料和粘結劑進行混合制備鋰錳扣式電池正極材料，大大提升了電池大電流放電性能，同時減少了電池內阻。

技術領域

本發明涉及鋰錳扣式電池生產工藝，尤其涉及一種摻有石墨烯的鋰錳扣式電池正極材料、制備方法和應用。

背景技術

鋰-二氧化錳扣式電池（簡稱“鋰錳扣式電池”）是20世紀70年代發展起來的一種儲能電池，是以活潑的金屬鋰作為負極活性物質，二氧化錳作為正極活性物質，有機電解液為電解液的鋰-二氧化錳電化學體系電池，具有比能量高，貯存期限長，自放電小，使用安全，工作溫度范圍寬等優點，電池在-20～70℃范圍內均可正常工作。由于其獨特的優點，鋰錳扣式電池被廣泛應用在電子詞典、汽車遙控器、血糖測試儀、汽車輪胎壓力計、電子秤、鐘表、電子閃光燈等電子產品上。

近年來，隨著智能電器的感應技術發展，越來越多的新型智能電器的出現對電池性能提出了更高的要求，其工作模式也從之前較簡單的小電流放電的工作模式向類似于小電流作為背景電流，中等電流通訊，脈沖大電流發射信號這種較為復雜的工作模式轉變。這對鋰錳電池的大電流性能提出了挑戰。現有的鋰錳扣式電池的正極材料主要由正極活性材料（二氧化錳）、導電劑、粘結劑構成，然而鋰錳扣式電池的正極活性材料—二氧化錳的電子導電性能較差，這就需要匹配導電性能優異的導電劑來增強其導電性能。現有商業化的鋰錳電池的導電劑主要是人造石墨和導電炭黑，這種類型的導電劑應對傳統電器已經足夠，但面對需要大電流放電的新型智能電器，其導電能力已然不足。

發明內容

本發明的目的之一在于提供摻有石墨烯的鋰錳扣式電池正極材料，其能夠提升電池大電流放電性能，同時減少電池內阻。

摻有石墨烯的鋰錳扣式電池正極材料，其由正極活性材料MnO₂、導電劑和粘結劑混合而成，所述導電劑為由人造石墨、導電炭黑、碳納米管、石墨烯組成的復合導電劑，其中，所述碳納米管與石墨烯的質量比為3-7：7-3，人造石墨、導電炭黑、碳納米管與石墨烯的總量的質量比為35-45：35-45：10-30。

本發明通過將人造石墨、導電炭黑、碳納米管、石墨烯按照特定比例進行有機組合形成復合導電劑，再與正極活性材料和粘結劑進行混合制備鋰錳扣式電池正極材料，大大提升了電池大電流放電性能，同時減少了電池內阻。

優選的，所述正極活性材料MnO₂、所述導電劑、所述粘結劑的質量比為:85-95: 4-10:0.5-5。

本發明的目的之二在于提供上述摻有石墨烯的鋰錳扣式電池正極材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）準備正極活性物質MnO₂和粘接劑，并按照本發明的上述摻有石墨烯的鋰錳扣式電池正極材料的導電劑的各組分質量比分別稱取適量的人造石墨、導電炭黑、碳納米管和石墨烯；

（2）將粘接劑加水調配成水性漿料A；將所述碳納米管、所述石墨烯與水混合制成水性漿料B；將正極活性物質MnO₂、人造石墨和導電炭黑干拌混合制成混合粉料；

（3）將步驟（2）中的水性漿料A與步驟（2）中的水性漿料B混合后，并與步驟（2）中的混合粉料進行濕拌混合，之后再通過真空干燥去除水份，得到摻有石墨烯的鋰錳扣式電池正極材料。