CN103000938A - 以石墨烯结晶切片为集电体的锂离子电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以石墨烯结晶体切片为集电体的锂离子电池及其制备方法，该锂离子电池包括被密封在包装膜内的正极、负极、隔膜和电解质，正、负极包括正、负极集电体和涂敷在集电体上的正、负极活性物质，正极集电体和负极集电体均为石墨烯结晶切片；锂离子电池正负极的制备方法，包含将锂离子电池正极或者负极活性材料转移至石墨烯结晶切片的至少一个表面；干燥和面压处理；将复合体切片成电池所需形状和大小。本发明与现有技术相比，能够简单有效地实现工业化生产使用，具备更强的酸或者碱耐腐蚀性。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，更具体地说，本发明涉及一种以石墨烯结晶体切片为集电体的锂离子电池及其制备方法。
背景技术
传统的锂离子电池通常选用金属铝(Al)箔和金属铜(Cu)箔分别作为正极集电体和负极集电体。随着锂离子电池的深入开发和使用，对于这些金属材料的需求量将会极大增加。进而将会给以Al和Cu为代表的金属材料的开采、冶炼及精炼带来巨大压力。具有良好导电子能力同时具备一定机械加工性能的石墨烯及其复合材料作为这些高消耗金属材料的备用材料使用，将会一定程度上削弱锂离子电池对于这些金属材料的依赖，从而减少锂离子电池中由金属集电体材料带来的环境资源消耗和经济成本增加。
石墨烯材料具有接近甚至高于金属的导电和导热能力，同时其对酸和碱的耐腐蚀性远远强于一般的金属材料，其作为锂离子电池集电体材料使用将是一个极佳的选择。然而，目前的技术方法中，尚无针对石墨烯及其复合材料作为锂离子电池集电体材料广泛工业生产使用的合理方案。
本发明，将采用将石墨烯或者石墨烯复合材料进行切片的技术，然后通过涂覆的手段完成电池电极的制作，以实现石墨烯材料作为锂离子电池集电体材料的工业生产需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中无法将石墨烯及其复合材料推广至工业生产应用中的不足，利用石墨烯材料自身的强抗酸及碱腐蚀性的特点，增强锂离子电池对酸和碱等副产物的抵抗能力，通过将石墨烯结晶体材料进行切片然后涂覆锂离子电池活性材料达到工业制备石墨烯集电体，最终提供一种以石墨烯结晶体切片为集电体的锂离子电池。
本发明的另一目的为提供一种以石墨烯结晶切片为集电体的锂离子电池的制备方法。
这种以石墨烯结晶切片为集电体的锂离子电池，其包括被密封在包装膜内的正极、负极、隔膜和电解质，所述的正极包括正极集电体和涂敷在集电体上的正极活性物质，所述的负极包括负极集电体和涂敷在集电体上的负极活性物质，其特征在于所述的正极集电体和负极集电体均为石墨烯结晶切片。
所述的石墨烯合金结晶体中，为增加材料整体的柔韧性，所述的石墨烯合金体晶体结构中还掺杂有导电高分子；为增强导电性能，所述的石墨烯合金晶体结构中还掺杂有金属原子；且石墨烯的成分大于70％。
进一步地，所述的正极活性物质为传统的锂离子电池正极材料，包括钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸亚铁锂、磷酸锰锂、磷酸钒锂中的一种或多种；所述的负极活性物质为传统的锂离子电池负极材料，包括人造石墨、天然石墨、中间相碳纤维球、中间相碳纤维、软碳、硬碳、钛酸锂、硅及无定型氧化硅中的一种或多种；所述的电解质包括锂盐、非水溶剂和添加剂；其中，锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂、双三氟甲基磺酸亚胺基锂(LiTFSI)、双草酸硼酸锂、草酸双氟硼酸锂、高氯酸锂中的一种或多种；非水溶剂选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯、丁内酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯中的一种或多种；添加剂选自SEI成膜添加剂、防过充添加剂、阻燃添加剂、电解质稳定剂、提高电导率添加剂、抗氧化添加剂中的一种或多种。
以石墨烯结晶切片为集电体的锂离子电池的制备方法，其特别之处在于锂离子电池正负极的制备方法，包含如下步骤：
a)将锂离子电池正极或者负极活性材料，通过涂覆的方式转移至石墨烯结晶切片的至少一个表面；
b)将涂覆好的石墨烯结晶切片及活性材料复合体通过干燥和面压处理，以提升活性材料与石墨烯结晶切片的结合力，并保证复合体不发生破裂；
c)将b)步骤处理后的复合体切片成电池所需形状和大小，制成电池正极或者负极使用。
进一步地，石墨烯结晶切片的制备方法，包含如下步骤：
A.合成制备结晶体：在石墨烯结晶过程中掺入包括导电高分子材料在内的亲电子聚合物分子以增强结晶体的韧性；在石墨烯结晶过程中掺入包括铜原子在内的金属成分以维持结晶体的导电性能；并要求石墨烯晶体纯度大于70％，以保持其良好的抗腐蚀能力，同时具备优良的电子传导能力与机械加工性能；
B.将石墨烯结晶体切片：根据使用要求的不同，将石墨烯结晶体切成厚度为5um-30um的晶体片料以供备用。
本发明与现有技术相比，使用了石墨烯结晶切片作为锂离子电池正负极的集电体，采用涂覆技术将锂离子电池正负极材料转移至集电体表面制备电极，能够简单有效地实现工业化生产使用。另外，石墨烯结晶体相对于传统的金属集电体材料，具备更强的酸或者碱耐腐蚀性，当在锂离子电池长期使用过程中生成酸或者碱等副产物时，此类集电体材料依然能够保持正常工作，从而提升了电池的安全特性。
具体实施方式
实施例1
在石墨烯结晶过程中掺入聚噻吩和铜原子，并要求石墨烯晶体纯度为71％，将石墨烯结晶体切成厚度为5um的石墨烯结晶切片以供备用。
以公知技术将锂离子电池正极或者负极活性材料，通过涂覆的方式转移至石墨烯结晶切片的上表面；将涂覆好的石墨烯结晶切片及活性材料复合体通过干燥和面压处理，以提升活性材料与石墨烯结晶切片的结合力，并保证复合体不发生破裂；将前述处理后的复合体切片成电池所需形状和大小，制成电池正极或者负极。
以隔膜将正极板与负极板隔开并卷绕或者叠片制成电池芯；将该电池芯放置在包装壳中，进行包裹；向包装壳内注入1mol/L的LiPF6/EC+DMC+EMC的电解质溶液；经过化成激活处理后制成锂离子电池。
实施例2
基本同实施例1，不同的是：石墨烯晶体纯度为85％，将石墨烯结晶体切成厚度为30um的石墨烯结晶切片。
实施例3
基本同实施例1，不同的是：石墨烯晶体纯度为90％，将石墨烯结晶体切成厚度为20um的石墨烯结晶切片。
实施例4
基本同实施例1，不同的是：石墨烯晶体纯度为95％，将石墨烯结晶体切成厚度为15um的石墨烯结晶切片。
对比例1
仅将实施例1中的正极集电体石墨烯复合膜换成传统的铝(Al)箔，负极集电体石墨烯复合膜换成传统的铜(Cu)箔。再用上述相同方法制成锂离子电池。
对比例2
仅将实施例2中的正极集电体石墨烯复合膜换成传统的铝(Al)箔，负极集电体石墨烯复合膜换成传统的铜(Cu)箔。再用上述相同方法制成锂离子电池。
对比例3
仅将对比例1中的1mol/L的LiPF6/EC+DMC+EMC溶液换成1mol/L的LiTFSI/EC+DMC+EMC溶液。
取实施例1-4和对比例1-4制得的软包装锂离子电池做对比测试。测试内容包括在室温、45℃以及60℃下1C/1C充放电循环500周的容量保持率，以及45℃循环500周后的内阻变化率；满电状态下80℃环境下存储8小时后电池厚度、内阻和容量的变化率。
表1
从对比结果上看出，本发明锂离子电池相对与传统锂离子电池具有更好的高温循环性能。
表二
| 组别 | 厚度变化率 | 内阻变化率 | 剩余容量 | 可逆容量 |
| 实施例1(4.3V) | 18％ | 21％ | 70％ | 78％ |
| 实施例2(4.3V) | 16％ | 18％ | 72％ | 81％ |
| 实施例3(3.6V) | 8％ | 15％ | 85％ | 91％ |
| 实施例4(3.6V) | 7％ | 15％ | 84％ | 93％ |
| 对比例1(4.3V) | 70％ | 25％ | 50％ | 60％ |
| 对比例2(4.3V) | 65％ | 30％ | 66％ | 73％ |
| 对比例3(4.3V) | 10％ | 15％ | 73％ | 91％ |
从对比结果上看出，本发明锂离子电池相对与传统锂离子电池具有更好的高温存储特性。
根据上述原理，本发明还可以对上述具体实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (5)
1.以石墨烯结晶切片为集电体的锂离子电池，其包括被密封在包装膜内的正极、负极、隔膜和电解质，所述的正极包括正极集电体和涂敷在集电体上的正极活性物质，所述的负极包括负极集电体和涂敷在集电体上的负极活性物质，其特征在于所述的正极集电体和负极集电体均为石墨烯结晶切片。
2.根据权利要求1所述的以石墨烯结晶切片为集电体的锂离子电池，其特征在于石墨烯结晶切片由石墨烯结晶为主体并掺杂有导电高分子材料和金属原子以增强材料整体的柔韧性和导电性，且石墨烯的成分大于70％。
3.根据权利要求1所述的以石墨烯结晶切片为集电体的锂离子电池，其特征在于所述的正极活性物质选自钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸亚铁锂、磷酸锰锂、磷酸钒锂中的一种或多种；所述的负极活性物质选自人造石墨、天然石墨、中间相碳纤维球、中间相碳纤维、软碳、硬碳、钛酸锂、硅及无定型氧化硅中的一种或多种；所述的电解质包括锂盐、非水溶剂和添加剂，其中，锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双三氟甲基磺酸亚胺基锂、双草酸硼酸锂、草酸双氟硼酸锂、高氯酸锂中的一种或多种；非水溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、丁内酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯中的一种或多种；添加剂选自SEI成膜添加剂、防过充添加剂、阻燃添加剂、电解质稳定剂、提高电导率添加剂、抗氧化添加剂中的一种或多种。
4.以石墨烯结晶切片为集电体的锂离子电池的制备方法，其特征在于锂离子电池正负极的制备方法，包含如下步骤：
a)将锂离子电池正极或者负极活性材料，通过涂覆的方式转移至石墨烯结晶切片的至少一个表面；
b)将涂覆好的石墨烯结晶切片及活性材料复合体通过干燥和面压处理，以提升活性材料与石墨烯结晶切片的结合力，并保证复合体不发生破裂；
c)将b)步骤处理后的复合体切片成电池所需形状和大小，制成电池正极或者负极使用。
5.根据权利要求4所述的以石墨烯结晶切片为集电体的锂离子电池的制备方法，其特征在于石墨烯结晶切片的制备方法，包含如下步骤：
A.合成制备结晶体：在石墨烯结晶过程中掺入包括导电高分子材料在内的亲电子聚合物分子以增强结晶体的韧性；在石墨烯结晶过程中掺入包括铜原子在内的金属成分以维持结晶体的导电性能；并要求石墨烯晶体纯度大于70％，以保持其良好的抗腐蚀能力，同时具备优良的电子传导能力与机械加工性能；
B.将石墨烯结晶体切片：根据使用要求的不同，将石墨烯结晶体切成厚度为5um-30um的晶体片料以供备用。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103326029A (zh) * | 2013-06-07 | 2013-09-25 | 深圳市海太阳实业有限公司 | 负极极片、正极极片以及锂离子电池 |
| CN104347881A (zh) * | 2013-07-23 | 2015-02-11 | 中国科学院金属研究所 | 一种电池用石墨烯基集流体的制备方法和应用 |
| CN110729454A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-01-24 | 深圳中华自行车(集团)股份有限公司 | 一种电池正极极片及其制备方法 |
| CN111373573A (zh) * | 2017-09-13 | 2020-07-03 | 威恩股份公司 | 可充电电池 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1296646A (zh) * | 1999-03-04 | 2001-05-23 | 日本电池株式会社 | 复合活性物质以及复合活性物质的制备方法、电极和电极的制备方法以及非水电解质电池 |
| CN101837972A (zh) * | 2010-05-28 | 2010-09-22 | 南京邮电大学 | 石墨烯三维结构及制备方法 |
| CN102020270A (zh) * | 2009-09-09 | 2011-04-20 | 中国科学院金属研究所 | 一种大尺寸石墨烯的宏量制备方法 |
| CN102585776A (zh) * | 2012-01-20 | 2012-07-18 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 三维石墨烯/相变储能复合材料及其制备方法 |
| CN102784634A (zh) * | 2012-08-20 | 2012-11-21 | 西北工业大学 | 纳米碳基燃料电池催化剂的制备方法 |
-
2012
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1296646A (zh) * | 1999-03-04 | 2001-05-23 | 日本电池株式会社 | 复合活性物质以及复合活性物质的制备方法、电极和电极的制备方法以及非水电解质电池 |
| CN102020270A (zh) * | 2009-09-09 | 2011-04-20 | 中国科学院金属研究所 | 一种大尺寸石墨烯的宏量制备方法 |
| CN101837972A (zh) * | 2010-05-28 | 2010-09-22 | 南京邮电大学 | 石墨烯三维结构及制备方法 |
| CN102585776A (zh) * | 2012-01-20 | 2012-07-18 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 三维石墨烯/相变储能复合材料及其制备方法 |
| CN102784634A (zh) * | 2012-08-20 | 2012-11-21 | 西北工业大学 | 纳米碳基燃料电池催化剂的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| NA LI ET AL: "Flexible graphene-based lithium ion batteries with ultrafast charge and discharge rates", 《PNAS》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103326029A (zh) * | 2013-06-07 | 2013-09-25 | 深圳市海太阳实业有限公司 | 负极极片、正极极片以及锂离子电池 |
| CN104347881A (zh) * | 2013-07-23 | 2015-02-11 | 中国科学院金属研究所 | 一种电池用石墨烯基集流体的制备方法和应用 |
| CN111373573A (zh) * | 2017-09-13 | 2020-07-03 | 威恩股份公司 | 可充电电池 |
| CN110729454A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-01-24 | 深圳中华自行车(集团)股份有限公司 | 一种电池正极极片及其制备方法 |
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