CN103794793A - 连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料，所述材料芯部为一泡沫镍基板，于泡沫镍基板表面包覆着采用CVD气相沉积CH4气体获得一块连续相海绵状石墨烯，即为所述连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料。本发明还提供的连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料的制备方法，用本发明连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料制造的锂离子电池，它不仅具有最高载流子、良好的循环稳定性，导热好、导电快、电解质接触面加大，节省体积的优点，而且还具有很高的活性比表面积和适宜的离子传输通道，电池使用寿命长、安全性能良好、生产成本低。

Description

连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料及制备方法
技术领域
本发明属于新材料技术领域，涉及一种石墨烯电池的材料，具体涉及一种连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料及制备方法。
背景技术
泡沫镍是由金属镍构成的具有许多微小孔隙的一片镍网板，这种称之为泡沫镍的网板多是用来做高效能蓄电池的电极板，由于它有许多微小孔隙，使镍极板充分与蓄电池液接触，将接触面积的增大，从而提高了蓄电池的性能，因此被广泛的用做蓄电池电极板的制造材料。但是由于泡沫镍是一种片状体，把它用来做电极材料具有一定的局限性，杂质多，分散性差，电导性差，用它所制作的电池功率密度和能量密度还满足不了高效能蓄电池的需求，循环稳定性不够优良，而且材料用途比较单一。目前，也有用来做泡沫镍和石墨烯来做蓄电池的。其中，石墨烯材料具有＞4000W/m·k的高导热性参数、＞106cm2/V·S的极高电子传输速度、较银更低的电阻率：106Ω.m，而这些优异性能只有是连续相的石墨烯才会具有，但是，现有的报道及所见到产品均是在做成石墨烯粉碎后，再分散加入到其它材料中去使用，由此所得的非连续相的石墨烯材料并不能充分的体现石墨烯的特性。
发明内容
本发明的目的是提供一种连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料及制备方法，它将裁切好尺寸、两端进行喷涂或粘贴封闭处理的泡沫镍基板放入CVD气相沉积炉内，通过抽真空排气、加入H2保护气体，再通入气体CH4，经过升温加热，进行气相沉积、保温，于泡沫镍基板面沉积一种能够满足高效能蓄电池功率密度和能量密度要求的连续相海绵状石墨烯材料，它具有良好的循环稳定性，高热导率、高导电率、电导性好，极高的电子传输速度，解决了现有片状非连续相石墨烯材料存在的不能达到石墨烯本性的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料，其特征在于，所述材料芯部为一泡沫镍基板，于泡沫镍基板表面包覆着采用CVD气相沉积CH4气体获得一块连续相海绵状石墨烯，即为所述连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料。
本发明提供的连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料的制备方法，该石墨烯锂电池正负极材料的制备方法或由以下步骤组成；
步骤一，按所需尺寸要求裁切泡沫镍基板；
步骤二，对泡沫镍基板两端进行喷涂或粘贴方式的封闭处理；
步骤三，对泡沫镍基板进行气相沉积炉表面处理，
⑴.将装有裁切及两端处理过的泡沫镍基板挂架，送入CVD气相沉积炉，关闭炉后抽真空，真空度为：1.0～2.0×104Pa；
⑵.由CVD气相沉积炉上方进气孔先通入保护气体H2、然后通入CH4，升温加热CVD气相沉积炉，炉温：400℃～1200℃，保温时间：60～180分钟；
⑶.将CVD气相沉积炉冷却至常温、通气升至常压；
⑷.出炉后即得到制作锂电池正负极材料的连续相海绵状石墨烯
本发明所述连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料，其特征还在于，所述材料芯部的泡沫镍基板，或为泡沫铜镍基板。
按照本发明材料的制备方法，本发明连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料芯部为一泡沫镍基板，先对裁切好泡沫镍基板的两端进行喷涂或粘贴方式的封闭处理，再将处理好的泡沫镍基板放入CVD气相沉积炉内，通过抽真空排气、加入保护气体H2后，再通入气体CH4，经过升温加热、保温，于泡沫镍基板面沉积出能够满足高效能蓄电池功率密度和能量密度要求的连续相海绵状石墨烯材料，用该连续相海绵状石墨烯材料作为锂离子电池的正、负极材料，它不仅具有最高载流子、良好的循环稳定性，导热好、导电快、电解质接触面加大，节省体积的优点，而且还具有很高的活性比表面积和适宜的离子传输通道，使用寿命长、安全性能良好、生产成本低。
附图说明
图1是用本发明石墨烯材料作为电池负极的电池芯的结构示意图；
图中，1.正极，2.负极，3.隔膜，4.碳酸铁锂片，5.外壳。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料，所述材料芯部为一泡沫镍基板，于泡沫镍基板表面包覆着采用CVD气相沉积CH4气体获得一块连续相海绵状石墨烯，即为所述连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料。
本发明所述连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料的制备方法由以下步骤组成；
步骤一，按所需尺寸要求裁切泡沫镍基板；
步骤二，对泡沫镍基板两端进行喷涂或粘贴方式的封闭处理；
步骤三，对泡沫镍基板进行气相沉积炉表面处理，
⑴.将装有裁切及两端处理过的泡沫镍基板挂架，送入CVD气相沉积炉，关闭炉后抽真空，真空度为：1.0～2.0×104Pa；
⑵.由CVD气相沉积炉上方进气孔先通入保护气体H2、然后通入CH4，升温加热CVD气相沉积炉，炉温：400℃～1200℃，保温时间：60～180分钟；
⑶.将CVD气相沉积炉冷却至常温、通气升至常压；
⑷.出炉后即得到制作锂电池正负极材料的连续相海绵状石墨烯
本发明连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料，也可以采用泡沫铜镍基板，其作用、性能和效果与泡沫镍基板均相同。
按照本发明去制备连续相海绵状石墨烯锂电池的正负极材料时，先对裁切好泡沫镍基板的两端进行喷涂或粘贴方式的封闭处理，封闭处理后在将泡沫镍基板放入CVD气相沉积炉内，再进行CH4气相沉积处理，于泡沫镍基板面上沉积出的一块连续相海绵状石墨烯材料，用这种连续相海绵状石墨烯材料，即为制作锂离子电池的正负极材料，
如图1所示，它是一种由石墨烯材料作为电极的电池结构，电池包括一个外壳5，它将作为电池芯的正极1和负极2的石墨烯材料置于外壳5内，中间用隔膜3和碳酸铁锂片4将作为电极正极1和负极2的两块石墨烯材料隔开。
用这种石墨烯材料作为电池正负极，在电池组装完后，由于电池正负极1、2的石墨烯材料为连续相海绵状，在向电池加注电解液后，作为电池正负极1、2连续相海绵状的石墨烯材料可以吸收更多电解液，因此连续相海绵状石墨烯材料能使电池具有最高载流子、良好的循环稳定性，导电快、电解质接触面加大和节省体积的优点，并且具有很高的活性比表面积和适宜的离子传输通道，电池使用寿命长、安全性能良好、生产成本低的特点。
上述实施方式只是本发明的两个实例，不是用来限制本发明的实施与权利范围，凡依据本发明申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和修饰，均应包括在本发明申请专利范围内。

Claims (3)

1.一种连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料，其特征在于，所述材料芯部为一泡沫镍基板，于泡沫镍基板表面包覆着采用CVD气相沉积CH4气体获得一块连续相海绵状石墨烯，即为所述连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料。 
2.一种根据权利要求1所述连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯锂电池正负极材料的制备方法或由以下步骤组成； 
步骤一，按所需尺寸要求裁切泡沫镍基板； 
步骤二，对泡沫镍基板两端进行喷涂或粘贴方式的封闭处理； 
步骤三，对泡沫镍基板进行气相沉积炉表面处理， 
⑴.将装有裁切及两端处理过的泡沫镍基板挂架，送入CVD气相沉积炉，关闭炉后抽真空，真空度为：1.0～2.0×104Pa； 
⑵.由CVD气相沉积炉上方进气孔先通入保护气体H2、然后通入CH4，升温加热CVD气相沉积炉，炉温：400℃～1200℃，保温时间：60～180分钟； 
⑶.将CVD气相沉积炉冷却至常温、通气升至常压； 
⑷.出炉后即得到制作锂电池正负极材料的连续相海绵状石墨烯。 
3.一种连续相海绵状石墨烯制作锂电池的正负极材料，其特征在于，所述材料芯部的泡沫镍基板，或为泡沫铜镍基板。 
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