CN109192930B - 石墨烯复合物电极的制备方法 - Google Patents
石墨烯复合物电极的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109192930B CN109192930B CN201811049313.0A CN201811049313A CN109192930B CN 109192930 B CN109192930 B CN 109192930B CN 201811049313 A CN201811049313 A CN 201811049313A CN 109192930 B CN109192930 B CN 109192930B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- graphene composite
- composite electrode
- solution
- graphene oxide
- 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.)
- Active
Links
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 110
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 102
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 13
- -1 graphene compound Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 28
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 22
- NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N (2s)-2,6-diaminohexanoic acid;(2s)-2-hydroxybutanedioic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O.NCCCC[C@H](N)C(O)=O NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N 0.000 claims description 20
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 20
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine monohydrate Substances O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 16
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 8
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 8
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 8
- 229960000999 sodium citrate dihydrate Drugs 0.000 claims description 8
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 6
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 claims description 5
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000002816 nickel compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 23
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 23
- 238000007600 charging Methods 0.000 abstract description 19
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 102000004310 Ion Channels Human genes 0.000 abstract description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 2
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 1
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000010220 ion permeability Effects 0.000 description 1
- 230000028161 membrane depolarization Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007581 slurry coating method Methods 0.000 description 1
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
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1393—Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- 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
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了石墨烯复合物电极的制备方法，涉及电池技术领域。所述石墨烯复合物电极的制备方法为：按重量份，取1‑10份石墨烯复合物、0.01‑0.5份导电助剂、0.05‑1份粘合剂以及0.01‑2份N‑甲基吡咯烷酮，充分研磨混合均匀，得到浆料；将浆料均匀涂覆在金属箔表面；再将金属箔置于磁场中，干燥，即得石墨烯复合物电极。本发明在不损害锂电池寿命的前提下，利用石墨烯复合物经磁场作用后的特性，可在集流体表面构建垂直于集流体平面的电极，有效增加锂离子通道，解决锂离子慢速扩散的问题，加快充电速度。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及石墨烯复合物电极的制备方法。
背景技术
随着工业技术的进步和社会发展，环境问题也日益凸显，威胁人民群众的生产生活。在众多污染源中，燃油汽车产生的环境问题尤为引起关注，我国多个城市和地区开始了机动车号牌限制政策，以应对大量燃油车尾气排放造成的空气污染。电动汽车是以锂离子动力电池为动力来源的一种零碳排放的新型汽车，被认为可替代传统燃油汽车，并解决其衍生的环境问题。目前的电动汽车续航能力已可与传统燃油车相媲美，但因受限于锂离子电池技术，其充电速率较低，无法在长途驾驶中高效高速充电。因此，锂离子电池技术既是推动电动汽车行业发展的基石，也是限制其发展的瓶颈。
解决锂离子电池快速充电难题，有助于提高电动汽车的使用效率，增加电动汽车的核心竞争能力，进一步推进电动汽车的发展。
目前，常用的快速充电技术主要集中于改变电池充电阶段的方法，如多阶恒流充电法、脉冲去极化充电法等，并没有改善电池电极本身的锂离子通过性，即未从本质上解决快速充电带来的锂离子浓度变化引发的电极晶格结构变动。
现有技术基于电子电路技术，以牺牲锂离子电池寿命为代价，在短时间内提高锂离子电池充电速率，并非长久提高锂离子电池使用周期的方法。而在保证锂电池寿命的前提下，如何提高锂离子的通过性，利用电极制备技术提高锂离子电池充电效率是目前的技术难点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何在保证锂电池寿命的前提下，提高锂电池的充电效率。
为了解决上述问题，本发明提出以下技术方案：
石墨烯复合物电极的制备方法，包括以下步骤：
S1，以重量份计，取1-10份石墨烯复合物、0.01-0.5份导电助剂、0.05-1份粘合剂以及0.01-2份N-甲基吡咯烷酮，充分混合均匀，得到浆料；
S2，将浆料均匀涂覆在金属箔表面；
S3，将S2的金属箔置于磁场中，干燥，即得石墨烯复合物电极。
其进一步地技术方案：所述步骤S2中，浆料涂覆的厚度为0.01-1mm。
其进一步地技术方案：所述步骤S3中，磁场强度为0.01-0.5T。
其进一步地技术方案：所述导电助剂为导电炭黑、乙炔黑或导电型碳材料的至少一种。
其进一步地技术方案：所述粘合剂为PVDF或CNC的至少一种。
其进一步地技术方案：所述石墨烯复合物的粒径不大于0.2μm。
其进一步地技术方案：所述导电助剂的粒径不大于0.5μm。
其进一步地技术方案：所述石墨烯复合物由以下方法制备：
步骤一，将氧化石墨烯充分溶解于除氧后的去离子水中，得到氧化石墨烯水溶液；
步骤二，将金属盐充分溶解于除氧后的去离子水中，形成金属盐溶液，所述金属盐为铁、钴、镍化合物的至少一种；
步骤三，将金属盐溶液加入氧化石墨烯水溶液中进行离子交换，所述金属离子与氧化石墨烯的摩尔比为8-15:1；
步骤四，离子交换完成后，调整步骤三中溶液的pH值为10-14，加入水合肼溶液，在70-95℃下充分反应，得到固液混合物，所述氧化石墨烯与水合肼溶液的摩尔比为800-1000:1；
步骤五，过滤，除去滤液，得固体，除去固体表面附着的反应物后，将固体烘干，即得石墨烯复合物。
本发明还提供另一种制备上述石墨烯复合物的技术方案：所述石墨烯复合物由以下方法制备：
步骤A，将氧化石墨烯充分溶解于除氧后的去离子水中，得到氧化石墨烯水溶液；
步骤B，将金属盐充分溶解于除氧后的去离子水中，形成金属盐溶液，所述金属盐为铁、钴、镍化合物的至少一种；
步骤C，将金属盐溶液与氧化石墨烯水溶液混合均匀，所述金属离子与氧化石墨烯的摩尔比为8-15:1；
步骤D，向步骤C的溶液中加入水合肼和二水合柠檬酸钠，充分溶解后在160-200℃的温度下进行水热反应，其中所述氧化石墨烯与水合肼溶液的摩尔比为800-1000:1、二水合柠檬酸钠与水合肼溶液的摩尔比为1：1-3；
步骤E，反应完成后，过滤，除去滤液，得固体，除去固体表面附着的反应物后，将固体烘干，即得石墨烯复合物。
其进一步地技术方案：所述金属盐为二价盐、三价盐的至少一种。
与现有技术相比，本发明所能达到的技术效果包括：
在不损害锂离子电池寿命的前提下，利用石墨烯复合物具有磁性的特点，在集流体表面构建垂直于集流体平面的电极，再利用石墨烯的大比表面积和二维取向性，可有效增加锂离子通道，解决锂离子慢速扩散的问题。此外，由于场导向材料本身具有一定的电极容量，可以与石墨烯协同增强其能量密度，降低电池使用的成本。本发明的技术方案可有效解决快速充电过程中伴生的电极材料晶格变形等问题。这一方案高效可行，成本低廉，可以广泛应用于新一代锂离子电池的快速充电技术。
具体实施方式
下面将通过以下实施例进行清楚、完整地描述本发明的技术方案中显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明实施例。如在本发明实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
实施例1，本发明实施例提供一种石墨烯复合物电极的制备方法，包括以下步骤：
S1，按重量份计，取10份石墨烯复合物、0.5份导电炭黑以及1份PVDF加入研钵，逐滴加入2份N-甲基吡咯烷酮，充分研磨均匀，使各组分充分混合，得到浆料；
S2，将浆料均匀涂覆在金属箔表面，涂覆的厚度为0.1mm；
S4，将S3的金属箔置于磁场强度为0.5T的磁场中，干燥后，即得石墨烯复合物电极。
具体实施中，选用的石墨烯复合物的粒径不大于0.2μm。
具体实施中，选用的导电助剂的粒径不大于0.5μm。
本实施例中，使用研钵研磨混匀，在某些实施例中，本领域技术人员可通过使用其他容器将各组分进行充分混合，制得浆料。
本实施例中，选用金属箔为铜箔，在某些实施例中，金属箔可以为铝箔或其他金属，本领域技术人员可根据需要自行选用，本发明对此不做具体限定。
需要说明的是，本发明实施例提供的石墨烯复合物为石墨烯与磁性纳米材料的复合物，具有磁性，经过磁场的作用，石墨烯复合物的晶体结构可沿磁场方向排列，形成具有一定方向的通道，便于锂离子电池在充电时，锂离子可快速迁移。
通过本发明实施例制得的石墨烯复合物电极，可以在不损害锂离子电池寿命的前提下，利用石墨烯复合物经磁场作用后可在集流体表面构建垂直于集流体平面的电极，增加锂离子通道，解决锂离子慢速扩散的问题。此外，由于场导向材料本身具有一定的电极容量，可以与石墨烯材料协同增强其能量密度，降低电池使用的成本。本发明的技术方案可有效解决快速充电过程中伴生的电极材料晶格变形等问题。这一方案高效可行，成本低廉，可以广泛应用于新一代锂离子电池的快速充电技术。
实施例2，本发明实施例提供一种石墨烯复合物电极的制备方法，包括以下步骤：
S1，按重量份计，取4份石墨烯复合物、0.3份导电炭黑、0.2份乙炔黑以及0.5份CNC加入研钵，逐滴加入1份N-甲基吡咯烷酮，充分研磨均匀，使各组分充分混合，得到浆料；
S2，将浆料均匀涂覆在金属箔表面，涂覆的厚度为0.05mm；
S4，将S3的金属箔置于磁场强度为0.3T的磁场中，干燥后，即得石墨烯复合物电极。
本实施例中，使用的磁场为铷磁铁大小50*20*10，cm，其具有的磁能积为35MGOe。
实施例3，本发明实施例提供一种石墨烯复合物电极的制备方法，包括以下步骤：
S1，按重量份计，取7份石墨烯复合物、0.05份导电型碳材料以及0.05份PVDF，逐滴加入0.01份N-甲基吡咯烷酮，充分研磨均匀，使各组分充分混合，得到浆料；
S2，将浆料均匀涂覆在金属箔表面，涂覆的厚度为0.03mm；
S4，将S3的金属箔置于磁场强度为0.1T的磁场中，干燥后，即得石墨烯复合物电极。
实施例4，本发明实施例提供一种石墨烯复合物电极的制备方法，包括以下步骤：
S1，按重量份计，取1份石墨烯复合物、0.01份乙炔黑以及0.2份CNC，逐滴加入0.8份N-甲基吡咯烷酮，充分研磨均匀，使各组分充分混合，得到浆料；
S2，将浆料均匀涂覆在金属箔表面，涂覆的厚度为1mm；
S4，将S3的金属箔置于磁场强度为0.01T的磁场中，干燥后，即得石墨烯复合物电极。
实施例5，本发明实施例提供一种石墨烯复合物电极的制备方法，包括以下步骤：
S1，按重量份计，取3份石墨烯复合物、0.09份乙炔黑以及0.8份CNC，逐滴加入0.01份N-甲基吡咯烷酮，充分研磨均匀，使各组分充分混合，得到浆料；
S2，将浆料均匀涂覆在金属箔表面，涂覆的厚度为0.8mm；
S4，将S3的金属箔置于磁场强度为0.09T的磁场中，干燥后，即得石墨烯复合物电极。
实施例6，本发明还提供实施例1-5所述的石墨烯复合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将氧化石墨烯充分溶解于除氧后的去离子水中，得到氧化石墨烯水溶液；
步骤二，将金属铁的2价盐、金属钴的3价盐充分溶解于除氧后的去离子水中，形成金属盐溶液；
步骤三，在氮气保护下，将金属盐溶液加入氧化石墨烯水溶液中进行离子交换，所述金属离子与氧化石墨烯的摩尔比为15:1；
步骤四，经过24小时的反应，确保离子交换充分完成后，调整步骤三中溶液的pH值为10，加入水合肼溶液，在70℃的密闭容器中充分反应24小时，得到固液混合物，其中氧化石墨烯与水合肼溶液的摩尔比为800:1；
步骤五，过滤，除去滤液，得固体，用去离子水和乙醇分别交替清洗固体，除去固体表面附着的反应物后，将固体置于真空烘箱中60℃烘干，即得石墨烯复合物。
实施例7，本发明还提供实施例1-5所述的石墨烯复合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将氧化石墨烯充分溶解于除氧后的去离子水中，得到氧化石墨烯水溶液；
步骤二，将金属铁的3价盐、金属钴的2价盐充分溶解于除氧后的去离子水中，形成金属盐溶液；
步骤三，在氮气保护下，将金属盐溶液加入氧化石墨烯水溶液中进行离子交换，所述金属离子与氧化石墨烯的摩尔比为12:1；
步骤四，经过24小时的反应，确保离子交换充分完成后，调整步骤三中溶液的pH值为14，加入水合肼溶液，在95℃的密闭容器中充分反应4小时，得到固液混合物，其中氧化石墨烯与水合肼溶液的摩尔比为900:1；
步骤五，过滤，除去滤液，得固体，用去离子水和乙醇分别交替清洗固体，除去固体表面附着的反应物后，将固体置于真空烘箱中60℃烘干，即得石墨烯复合物。
实施例8，本发明还提供实施例1-5所述的石墨烯复合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，将氧化石墨烯充分溶解于除氧后的去离子水中，得到氧化石墨烯水溶液；
步骤B，将金属铁的2价盐、以及金属镍的3价盐充分溶解于除氧后的去离子水中，形成金属盐溶液；
步骤C，在氮气保护下，将金属盐溶液与氧化石墨烯水溶液混合均匀，所述金属离子与氧化石墨烯的摩尔比为12:1；
步骤D，向步骤C的溶液中加入水合肼和二水合柠檬酸钠，充分溶解后在160℃的温度下进行水热反应14小时，其中所述氧化石墨烯与水合肼溶液的摩尔比为800:1、二水合柠檬酸钠与水合肼溶液的摩尔比为1：1；
步骤E，反应完成后，过滤，除去滤液，得固体，用去离子水和乙醇分别交替清洗固体，除去固体表面附着的反应物，将固体置于真空烘箱中60℃干燥，即得石墨烯复合物。
实施例9，本发明还提供实施例1-5所述的石墨烯复合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，将氧化石墨烯充分溶解于除氧后的去离子水中，得到氧化石墨烯水溶液；
步骤B，将金属铁的3价盐、以及金属镍的2价盐充分溶解于除氧后的去离子水中，形成金属盐溶液；
步骤C，在氮气保护下，将金属盐溶液与氧化石墨烯水溶液混合均匀，所述金属离子与氧化石墨烯的摩尔比为11:1；
步骤D，向步骤C的溶液中加入水合肼和二水合柠檬酸钠，充分溶解后在200℃的温度下进行水热反应11小时，其中所述氧化石墨烯与水合肼溶液的摩尔比为850:1、二水合柠檬酸钠与水合肼溶液的摩尔比为1：2；
步骤E，反应完成后，过滤，除去滤液，得固体，用去离子水和乙醇分别交替清洗固体，除去固体表面附着的反应物，将固体置于真空烘箱中60℃干燥，即得石墨烯复合物。
对比实验
选取实验组由实施例1制得的石墨烯复合物电极制成的锂电池，对照组由未经过磁场作用的石墨烯复合物电极制成的锂电池，对两组电池的充电效果进行对比，结果见下表1：
表1两组电池的充电结果
由此可见，本发明实施例提供的经由磁场作用的石墨烯复合物电极制得的锂电池，经10次循环后仍能保持高比容量，比容量损失小，可以有效地提高充电速率，在高倍率充电速率条件下，亦可稳定保持高比容量。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述，为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.石墨烯复合物电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，以重量份计，取1-10份石墨烯复合物、0.01-0.5份导电助剂、0.05-1份粘合剂以及0.01-2份N-甲基吡咯烷酮，充分混合均匀，得到浆料；
S2，将浆料均匀涂覆在金属箔表面；
S3，将S2的金属箔置于磁场中，磁场与金属箔平面呈90度夹角，干燥，即得石墨烯复合物电极；
所述石墨烯复合物由以下方法制备：
步骤一，将氧化石墨烯充分溶解于除氧后的去离子水中，得到氧化石墨烯水溶液；
步骤二，将金属盐充分溶解于除氧后的去离子水中，形成金属盐溶液，所述金属盐为铁、钴、镍化合物的至少一种；
步骤三，将金属盐溶液加入氧化石墨烯水溶液中进行离子交换，所述金属离子与氧化石墨烯的摩尔比为8-15:1；
步骤四，离子交换完成后，调整步骤三中溶液的pH值为10-14，加入水合肼溶液，在70-95℃下充分反应，得到石墨烯复合物分散液，所述氧化石墨烯与水合肼溶液的摩尔比为800-1000:1；
步骤五，过滤，除去滤液，得固体，除去固体表面附着的反应物后，将固体烘干，即得石墨烯复合物。
2.如权利要求1所述的石墨烯复合物电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，浆料涂覆的厚度为0.01-1mm。
3.如权利要求2所述的石墨烯复合物电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，磁场强度为0.01-0.5T。
4.如权利要求3所述的石墨烯复合物电极的制备方法，其特征在于，所述导电助剂为导电炭黑、乙炔黑或导电型碳材料的至少一种。
5.如权利要求4所述的石墨烯复合物电极的制备方法，其特征在于，所述粘合剂为PVDF或CNC的至少一种。
6.如权利要求5所述的石墨烯复合物电极的制备方法，其特征在于，所述石墨烯复合物的粒径不大于0.2μm。
7.如权利要求6所述的石墨烯复合物电极的制备方法，其特征在于，所述导电助剂的粒径不大于0.5μm。
8.如权利要求1所述的石墨烯复合物电极的制备方法，其特征在于，所述石墨烯复合物由以下方法制备：
步骤A，将氧化石墨烯充分溶解于除氧后的去离子水中，得到氧化石墨烯水溶液；
步骤B，将金属盐充分溶解于除氧后的去离子水中，形成金属盐溶液，所述金属盐为铁、钴、镍化合物的至少一种；
步骤C，将金属盐溶液与氧化石墨烯水溶液混合均匀，所述金属离子与氧化石墨烯的摩尔比为8-15:1；
步骤D，向步骤C的溶液中加入水合肼和二水合柠檬酸钠，充分溶解后在160-200℃的温度下进行水热反应，其中所述氧化石墨烯与水合肼溶液的摩尔比为800-1000:1、二水合柠檬酸钠与水合肼溶液的摩尔比为1：1-3；
步骤E，反应完成后，过滤，除去滤液，得固体，除去固体表面附着的反应物后，将固体烘干，即得石墨烯复合物。
9.如权利要求1或8所述的石墨烯复合物电极的制备方法，其特征在于，所述金属盐为二价盐、三价盐的至少一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811049313.0A CN109192930B (zh) | 2018-09-10 | 2018-09-10 | 石墨烯复合物电极的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811049313.0A CN109192930B (zh) | 2018-09-10 | 2018-09-10 | 石墨烯复合物电极的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109192930A CN109192930A (zh) | 2019-01-11 |
| CN109192930B true CN109192930B (zh) | 2020-12-01 |
Family
ID=64915643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811049313.0A Active CN109192930B (zh) | 2018-09-10 | 2018-09-10 | 石墨烯复合物电极的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109192930B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111477844A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-07-31 | 陕西科技大学 | 还原法制备稳定导电海绵体电极及其制备方法 |
| CN113903902B (zh) * | 2021-09-14 | 2023-11-28 | 三目新材料科技(河南)有限公司 | 一种锂离子电池用多孔磁性石墨负极材料的制备方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1393689B1 (it) * | 2009-04-06 | 2012-05-08 | Envitech S R L Sa | Processo e reattore di elettrocoagulazione con elettrodi di materiale nanostrutturato a base di carbonio per la rimozione di contaminanti dai liquidi |
| CN105355847B (zh) * | 2015-10-16 | 2018-08-03 | 广东烛光新能源科技有限公司 | 一种电化学电池电极、含有该电极的电化学电池及其制备方法 |
| CN107528046A (zh) * | 2016-06-21 | 2017-12-29 | 张家港市思杰五金工具有限公司 | 石墨烯/氧化铁纳米复合材料的制备方法、负极及锂离子电池 |
| CN108315834B (zh) * | 2018-01-26 | 2020-04-10 | 渤海大学 | 一种阵列式磁性还原氧化石墨烯-炭纳米纤维的制备方法 |
| CN108417839A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-08-17 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种通过磁致效应提高锂电池负极电极倍率性能的方法 |
-
2018
- 2018-09-10 CN CN201811049313.0A patent/CN109192930B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109192930A (zh) | 2019-01-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhao et al. | Regeneration and reutilization of cathode materials from spent lithium-ion batteries | |
| Natarajan et al. | Burgeoning prospects of spent lithium‐ion batteries in multifarious applications | |
| CN109686929B (zh) | 一种镍钴锰三元前驱体及其制备方法 | |
| CN112919553B (zh) | 一种正极材料前驱体及其制备方法和应用 | |
| CN111446437B (zh) | 一种表面自重构改性富锂正极材料及其制备方法 | |
| CN108400399A (zh) | 一种废旧锰酸锂电池制备磷酸锰锂/碳正极材料的方法 | |
| JP2015525182A (ja) | グラフェン基ＬｉＦｅＰＯ４／Ｃ複合材料の製造方法 | |
| CN103435104B (zh) | 一种锂离子电池负极材料纳米铁酸锌的制备方法 | |
| CN109119711A (zh) | 一种采用废旧钴酸锂电池制备高电压正极材料的方法 | |
| CN109192930B (zh) | 石墨烯复合物电极的制备方法 | |
| CN113430390A (zh) | 红土镍矿高压酸浸渣的处理方法及正极材料 | |
| CN107910527A (zh) | 一种多孔隙镍钴铝三元材料前驱体及其制备方法 | |
| CN112142030A (zh) | 一种低成本低温型磷酸铁锂的制备方法 | |
| CN101582500A (zh) | 一种制备金属氧化物纳米片锂离子电池正极材料的方法 | |
| CN101948379B (zh) | 一种电池级草酸亚铁的制备方法 | |
| CN104183827B (zh) | 一种磷酸铁锂纳米棒及其制备方法 | |
| CN109671937B (zh) | 一种过渡型金属氧化物/石墨烯复合材料的原位合成方法 | |
| CN108321390B (zh) | 三维花状单晶磷酸铁锂及其制备方法 | |
| CN107834063A (zh) | 一种单晶型一维结构富锂锰基正极材料及其制备方法 | |
| KR20240056745A (ko) | 나트륨 이온 전지 양극재 및 그 제조 방법과 응용 | |
| CN108063225B (zh) | 一种锂离子电池用金属/过渡金属氧化物复合负极材料的制备方法 | |
| CN111029529A (zh) | 一种正极材料结构的制备方法、电池正极、电池及汽车 | |
| CN114023962B (zh) | 一种LiAlSi4O10包覆锂离子电池正极材料及其制备方法 | |
| CN112607787B (zh) | 一种钴酸锂高铁料回收利用的方法 | |
| US20170062802A1 (en) | Polynary composite oxide, preparation method and use thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: The Bamboo Garden Kindergarten two road Pingshan Kengzi streets Zhu Ling Shenzhen 518000 cities in Guangdong Province Applicant after: Shenzhen Technology University Address before: The Bamboo Garden Kindergarten two road Pingshan Kengzi streets Zhu Ling Shenzhen 518000 cities in Guangdong Province Applicant before: Shenzhen Technology University |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 518000 Lantian Road 3002, Shijing Street, Pingshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant after: Shenzhen Technology University Address before: The Bamboo Garden Kindergarten two road Pingshan Kengzi streets Zhu Ling Shenzhen 518000 cities in Guangdong Province Applicant before: Shenzhen Technology University |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |