[發明專利]石墨烯納米管、正極漿料、正極片、電芯和電子設備

在審

• 申請號: 202210988163.X
• 申請日: 2022-08-17
• 公開（公告）號: CN115353097A
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 張麗
• 申請（專利權）人: 上海蘭鈞新能源科技有限公司
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184;H01M4/62;H01M4/136;H01M10/0525
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 林青中

本申請涉及一種石墨烯納米管、正極漿料、正極片、電芯和電子設備，屬于電池技術領域。該石墨烯納米管的制備方法包括以下步驟：將多壁碳納米管、硝酸鉀與濃硫酸混合，攪拌，形成混合溶液；將高錳酸鉀與所述混合溶液混合，攪拌，水浴加熱并保溫一段時間，反應完成后，得到反應液；將所述反應液冷卻至室溫，與過氧化氫溶液和冰水混合物混合均勻，經洗滌和離心處理，得到石墨烯納米管。本申請提供的石墨烯納米管具有優異的導電性和較大的表面積，其獨特的管狀結構能夠將LiFePO₄顆粒連接以提高其之間的導電性，進而提高基于LiFePO₄電芯的倍率性能、高倍率條件下的循環性能和低溫性能。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，特別是涉及一種石墨烯納米管、正極漿料、正極片、電芯和電子設備。

背景技術

鋰離子電池因其能量密度高、循環壽命長而被認為是一種很有前景的能夠替代化石燃料的可充電儲能系統。LiFePO₄是一種具有橄欖石結構的聚陰離子型正極材料，具有理論容量高、環境友好、安全性好、循環壽命長、成本低的特點，可應用儲能或者動力電池項目。LiFePO₄正極材料由于固有電導率低，限制了其充電/放電速率。為解決這一問題，通常利用高導電性材料涂層、納米結構構建、元素摻雜等方法對LiFePO₄正極材料進行改性，或者在正極制造過程中，將各種碳材料(炭黑、乙烯黑、Super P、碳納米管等)用作導電添加劑以提高LiFePO₄顆粒之間的導電性，從而提高基于LiFePO₄正極材料的電池的倍率性能和循環性能。然而，傳統的LiFePO₄顆粒的導電性仍有待提高。

發明內容

本申請的目的在于提供一種石墨烯納米管、正極漿料、正極片、電芯和電子設備，該石墨烯納米管具有優異的導電性和較大的表面積，其獨特的管狀結構能夠將LiFePO₄顆粒連接以提高其之間的導電性，進而提高基于LiFePO₄電芯的倍率性能和高倍率條件下的循環性能。

為實現上述目的，本申請采取以下技術方案：

一種石墨烯納米管，所述石墨烯納米管的制備方法包括以下步驟：

將多壁碳納米管、硝酸鉀與濃硫酸混合，攪拌，形成混合溶液；

將高錳酸鉀與所述混合溶液混合，攪拌，水浴加熱并保溫一段時間，反應完成后，得到反應液；

將所述反應液冷卻至室溫，與過氧化氫溶液和冰水混合物混合均勻，經洗滌和離心處理，得到石墨烯納米管。

在一些實施方式中，多壁碳納米管、硝酸鉀、高錳酸鉀的質量比為(1～1.2)：5：10。

在一些實施方式中，所述水浴溫度為70～100℃，保溫時間為2～10h。

在一些實施方式中，過氧化氫溶液和冰水混合物的體積比為1：69，其中過氧化氫溶液的質量分數為35％。

本申請還提供一種正極漿料，所述正極漿料包括正極活性材料、粘結劑、溶劑和上述石墨烯納米管；

可選地，所述正極活性材料包括LiFePO₄。

在一些實施方式中，所述粘結劑包括含氟聚合物，所述溶劑包括類酰胺類化合物。

在一些實施方式中，所述正極活性材料、所述粘結劑和石墨烯納米管的質量比為(80～90)：5：(5～15)。

本申請還提供一種正極片，所述正極片包括集流體和位于所述集流體至少一個表面的正極活性物質層，所述正極活性物質層包括上述正極漿料。

進一步地，本申請還提供一種電芯，所述電芯包括上述正極片；