CN105514379A - 球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料及制备方法 - Google Patents
球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105514379A CN105514379A CN201510969123.0A CN201510969123A CN105514379A CN 105514379 A CN105514379 A CN 105514379A CN 201510969123 A CN201510969123 A CN 201510969123A CN 105514379 A CN105514379 A CN 105514379A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- nano
- cathode material
- lithium cell
- cell cathode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
- H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/364—Composites as mixtures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明属于锂电池技术领域,涉及球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料及制备方法,球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料,以重量百分比为3—35%的气相法制备的球状高纯的纳米级金属或球状高纯的纳米级金属合金与65—97%的石墨烯平直片、0.1—15%的导电高分子聚合物、0.1—15%的水溶性粘连剂通过搅拌乳化得到叠层多维间隙复合的锂电池负极材料,制备方法是将称量的气相法制备的纳米级金属或纳米级金属合金与石墨烯平直片掺入导电高分子聚合物先通过高速乳化机乳化后,再移入分散机内并添加水溶性粘连剂后通过分散机分散后复合成锂电池负极材料,优点是:用其制成的锂电池负极的间隙能大,循环寿命达2000次以上,适用于制备锂电池负极。
Description
技术领域
本发明属于锂电池技术领域,特指一种球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料及制备方法。
背景技术
目前,有一种石墨烯纳米金属导电高分子聚合物层叠结构复合锂电池负极及其制备方法,是用石墨烯平直片、片状纳米金属或片状纳米金属合金之间填充有导电高分子聚合物制成的复合锂电池负极材料,其不足之处在于:因为石墨烯平直片、片状纳米金属或片状纳米金属合金之间是片与片之间的叠层复合结构,无法形成多维叠层理想间隙能,造成锂离子在锂电池负极中无太大空间迁移穿梭、嵌入与脱出的缺点,严重影响锂离子电池的高容量的结构基础。
发明内容
本发明的目的是提供一种球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料及制备方法。
本发明的目的是这样实现的:
球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料,以重量百分比为3—35%的气相法制备的球状的纳米金属或球状的纳米金属合金与65—97%的石墨烯平直片、0.1—15%的导电高分子聚合物、0.1—15%的水溶性粘连剂通过搅拌乳化得到叠层多维间隙复合的锂电池负极材料。
上述纳米级金属或纳米级金属合金的颗粒直径为30—300nm、外形为类球状。
上述石墨烯平直片是用机械球磨剥离设备制备的非氧化石墨烯平直片,石墨烯平直片的厚度为0.37—5nm,平均长度为100—5000nm。
上述导电高分子聚合物为聚吡咯或聚苯胺。
上述水溶性粘连剂为丁苯橡胶或开姆洛克。
上述搅拌乳化是用通过智能控制机械搅拌机和间歇式和高剪切式乳化设备实现的。
上述纳米级金属或纳米级金属合金的颗粒直径为50—120nm,石墨烯平直片的厚度为0.37—1.2nm,平均长度为100—200nm。
上述纳米金属合金包含有气相法制备的球状的硅、银、锡、铜、铝、铅、铬、锰之一种以上的纳米级金属材料。
上述石墨烯为2—15层的小多层石墨烯。
上述的球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料的制备方法,将称量的气相法制备的纳米级金属或纳米级金属合金与石墨烯平直片掺入导电高分子聚合物先通过高速乳化机乳化后,再移入分散机内并添加水溶性粘连剂后通过分散机分散后得到锂电池负极材料。
本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是:
1、本发明以球状的金属颗粒与石墨烯平直片复合形成叠层多维空间的锂电池负极材料,由于球状的金属颗粒的作用,复合后大幅度提高金属颗粒与石墨烯平直片之间的间隙、易于锂离子在间隙中迁移穿梭,过程中的嵌入与脱出,大大提高锂离子的充放电比容量,循环充电寿命2000次以上。
2、利用本发明制作的锂电池的技术性能大大优于目前采用石墨烯平直片与纳米级片状金属材料复合形成的锂电池负极材料,首次充电比容量可达2200mah/g,放电比容量可达2200mah/g,300次循环后容量可达93.8%,使用寿命可达2000次以上,是一种理想的锂电池负极材料。
3、本发明适用于制备锂电池负极。
附图说明
图1是本发明的锂电池负极材料的纳米金属与石墨烯平直片的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述,参见图1:
球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料,以重量百分比为3—35%的气相法制备的球状的纳米金属10或球状的纳米金属合金与65—97%的石墨烯平直片20、0.1—15%的导电高分子聚合物、0.1—15%的水溶性粘连剂通过搅拌乳化得到叠层多维间隙复合的锂电池负极材料。
上述纳米金属10或纳米金属合金的颗粒直径为30—300nm、外形为类球状、纯度为99.95%以上。
上述石墨烯平直片20是用机械球磨剥离设备制备的非氧化石墨烯平直片,石墨烯平直片的厚度为0.37—5nm,平均长度为100—5000nm。
上述导电高分子聚合物为聚吡咯或聚苯胺。
上述水溶性粘连剂为丁苯橡胶或开姆洛克。
上述搅拌乳化是用通过智能控制机械搅拌机和间歇式和高剪切式乳化设备实现的。
上述纳米级金属或纳米级金属合金的颗粒直径为50—120nm,石墨烯平直片的厚度为0.37—1.2nm,平均长度为100—200nm。
上述纳米金属合金包含有气相法制备的球状的硅、银、锡、铜、铝、铅、铬、锰之一种以上的纳米级金属材料。
上述石墨烯为2—15层的小多层石墨烯。
上述的球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料的制备方法,将称量的气相法制备的纳米级金属或纳米级金属合金与石墨烯平直片掺入导电高分子聚合物先通过高速乳化机乳化后,再移入分散机内并添加水溶性粘连剂后通过分散机分散后得到锂电池负极材料。
本发明以球状的纳米级金属或纳米级金属合金与石墨烯平直片复合形成叠层多维空间的锂电池负极材料,由于球状金属颗粒的作用,复合后大幅度提高金属颗粒与石墨烯平直片之间的间隙30、易于锂离子在间隙中迁移穿梭,过程中的嵌入与脱出,大大提高锂离子的充放电比容量,使用寿命可达2000次以上,是一种理想的锂电池负极材料。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例,并非依此限制本发明的保护范围,故:凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料,其特征在于:以重量百分比为3—35%的气相法制备的球状的纳米金属或球状的纳米金属合金与65—97%的石墨烯平直片、0.1—15%的导电高分子聚合物、0.1—15%的水溶性粘连剂通过搅拌乳化得到叠层多维间隙复合的锂电池负极材料。
2.根据权利要求1所述的球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料,其特征在于:所述纳米级金属或纳米级金属合金的颗粒直径为30—300nm、外形为类球状。
3.根据权利要求1所述的球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料,其特征在于:所述石墨烯平直片是用机械球磨剥离设备制备的非氧化石墨烯平直片,石墨烯平直片的厚度为0.37—5nm,平均长度为100—5000nm。
4.根据权利要求1所述的球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料,其特征在于:所述导电高分子聚合物为聚吡咯或聚苯胺。
5.根据权利要求1所述的球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料,其特征在于:所述水溶性粘连剂为丁苯橡胶或开姆洛克。
6.根据权利要求1所述的球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料,其特征在于:所述搅拌乳化是用通过智能控制机械搅拌机和间歇式和高剪切式乳化设备实现的。
7.根据权利要求1所述的球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料,其特征在于:所述纳米级金属或纳米级金属合金的颗粒直径为50—120nm,石墨烯平直片的厚度为0.37—1.2nm,平均长度为100—200nm。
8.根据权利要求1所述的球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料,其特征在于:所述的纳米金属为纳米级的硅、银、锡、铜、铝、铅、铬、锰之一,所述的纳米金属合金为纳米级的锡铜银合金或铜镍合金或铜锰合金。
9.根据权利要求1所述的球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料,其特征在于:所述石墨烯为2—15层的小多层石墨烯。
10.如权利要求1—9任一项所述的球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料的制备方法,其特征在于:将称量的气相法制备的纳米级金属或纳米级金属合金与石墨烯平直片掺入导电高分子聚合物先通过高速乳化分散机乳化后,再移入分散机内并添加水溶性粘连剂后通过分散机分散后得到锂电池负极材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510969123.0A CN105514379A (zh) | 2015-12-19 | 2015-12-19 | 球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510969123.0A CN105514379A (zh) | 2015-12-19 | 2015-12-19 | 球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料及制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105514379A true CN105514379A (zh) | 2016-04-20 |
Family
ID=55722190
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510969123.0A Pending CN105514379A (zh) | 2015-12-19 | 2015-12-19 | 球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料及制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105514379A (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107123817A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-09-01 | 浙江工业大学 | 一种三金属合金负载型石墨烯纳米孔材料及其制备方法和应用 |
CN108054379A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-18 | 潍坊学院 | 一种纳米硅石墨烯复合锂电池负极材料的制备方法 |
CN108390095A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-08-10 | 三门峡速达交通节能科技股份有限公司 | 一种锂电池材料及其制备方法 |
CN109046618A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-21 | 昆明海创兴科技有限公司 | 一步法制备锂离子电池负极材料用纳米硅粉体的方法 |
CN109950490A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-06-28 | 柯良节 | 一种负极材料及其制备方法、锂电池 |
WO2021226842A1 (zh) * | 2020-05-12 | 2021-11-18 | 宁德新能源科技有限公司 | 负极材料、负极极片、电化学装置和电子装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1339838A (zh) * | 2000-08-22 | 2002-03-13 | 中国科学院化学研究所 | 一种锂离子电池炭负极材料及其制备方法和用途 |
CN103050661A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-04-17 | 清华大学深圳研究生院 | 石墨烯复合锂离子电池负极材料及其制备方法 |
CN103515603A (zh) * | 2012-06-29 | 2014-01-15 | 株式会社半导体能源研究所 | 二次电池 |
CN104704663A (zh) * | 2013-05-30 | 2015-06-10 | 株式会社Lg化学 | 二次电池用导电材料及包含该导电材料的锂二次电池用电极 |
-
2015
- 2015-12-19 CN CN201510969123.0A patent/CN105514379A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1339838A (zh) * | 2000-08-22 | 2002-03-13 | 中国科学院化学研究所 | 一种锂离子电池炭负极材料及其制备方法和用途 |
CN103515603A (zh) * | 2012-06-29 | 2014-01-15 | 株式会社半导体能源研究所 | 二次电池 |
CN103050661A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-04-17 | 清华大学深圳研究生院 | 石墨烯复合锂离子电池负极材料及其制备方法 |
CN104704663A (zh) * | 2013-05-30 | 2015-06-10 | 株式会社Lg化学 | 二次电池用导电材料及包含该导电材料的锂二次电池用电极 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
沈培康 等: "《材料化学》", 31 May 2012, 广州:中山大学出版社 * |
谢凯: "《新一代锂二次电池技术》", 31 August 2013, 北京:国防工业出版社 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107123817A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-09-01 | 浙江工业大学 | 一种三金属合金负载型石墨烯纳米孔材料及其制备方法和应用 |
CN108054379A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-18 | 潍坊学院 | 一种纳米硅石墨烯复合锂电池负极材料的制备方法 |
CN108390095A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-08-10 | 三门峡速达交通节能科技股份有限公司 | 一种锂电池材料及其制备方法 |
CN109046618A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-21 | 昆明海创兴科技有限公司 | 一步法制备锂离子电池负极材料用纳米硅粉体的方法 |
CN109950490A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-06-28 | 柯良节 | 一种负极材料及其制备方法、锂电池 |
CN109950490B (zh) * | 2019-03-21 | 2022-05-03 | 柯良节 | 一种负极材料及其制备方法、锂电池 |
WO2021226842A1 (zh) * | 2020-05-12 | 2021-11-18 | 宁德新能源科技有限公司 | 负极材料、负极极片、电化学装置和电子装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105514379A (zh) | 球状纳米硅石墨烯复合制备锂电池负极材料及制备方法 | |
Wang et al. | Self-healing chemistry enables the stable operation of silicon microparticle anodes for high-energy lithium-ion batteries | |
CN106532045B (zh) | 锂离子电池石墨负极材料及其制备方法 | |
US20170174872A1 (en) | Aqueous composite binder of natural polymer derivative-conducting polymer and application thereof | |
CN106784857B (zh) | 一种锂离子电池用水系底涂集流体及其制备方法和应用 | |
Song et al. | Coating highly lithiophilic Zn on Cu foil for high-performance lithium metal batteries | |
CN109659493B (zh) | 一种包含固态电解质、低孔隙率的负极及应用该负极的锂电池 | |
JP2012527070A5 (zh) | ||
Kim et al. | Conversion reaction of nanoporous ZnO for stable electrochemical cycling of binderless Si microparticle composite anode | |
CN104538584A (zh) | 一种多层负极片、负极片的制作方法以及锂离子电池 | |
CN104009218B (zh) | 锂离子电池负极材料锡/钛酸锂复合电极材料的制备方法 | |
WO2016202168A1 (zh) | 一种锂离子电池正极浆料及其制备方法 | |
CN102800865A (zh) | 一种全固体离子传导动力的锂电池 | |
US10431819B2 (en) | Anode slurry and method for preparing the same | |
Liu et al. | Achieving mechanically sturdy properties and high energy density for Zn-ion structural batteries based on carbon-fiber-reinforced composites | |
Niu et al. | Confined silicon nanospheres by biomass lignin for stable lithium ion battery | |
Liao et al. | Facile in Situ Cross-Linked Robust Three-Dimensional Binder for High-Performance SiO x Anodes in Lithium-Ion Batteries | |
Wu et al. | Improved electrochemical performance of the Silicon/Graphite-Tin composite anode material by modifying the surface morphology of the Cu current collector | |
Liu et al. | Tree root-inspired structural electrolyte for laminated carbon fiber reinforced composites with high energy density and mechanically-robust properties | |
CN103545502A (zh) | 一种复合元素掺杂改性钛酸锂负极材料及其制备方法 | |
CN103872306A (zh) | 一种钛酸锂负极浆料的制备方法 | |
Chen et al. | A sandwich structure composite solid electrolyte with enhanced interface stability and electrochemical properties for solid-state lithium batteries | |
Hu et al. | Coating‐mediated nanomechanical behaviors of CuO electrodes in Li‐and Na‐ion batteries | |
CN204315664U (zh) | 一种铝硫电池用石墨烯/有机硫/聚苯胺复合材料正极 | |
CN104409729B (zh) | 一种磷酸铁锂电池正极浆料掺杂石墨烯的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160420 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |