CN109301166A - 褶皱石墨烯涂碳铝箔制备方法 - Google Patents

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Shuangdeng Group Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种褶皱石墨烯涂碳铝箔制备方法，其步骤如下：首先将液态石墨烯投入到液氮中冷冻，取出待融化后滤掉液体，经烘干得到褶皱石墨烯。量取褶皱石墨烯0.5～10%、聚偏氟乙烯0.1～5%、氮甲基吡咯烷酮90～99.5%，这些组分掺和后经高速搅拌制成混合浆料。混合浆料经过滤后加入到转移式涂布机中用于铝箔表面涂覆，最后将褶皱石墨烯涂碳铝箔烘干。采用本发明褶皱石墨烯涂碳铝箔制作的锂离子电池充电电压高，倍率性能和材料克容量发挥得到改善，使得锂离子电池的循环寿命显著提高。

Description

褶皱石墨烯涂碳铝箔制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合材料，具体地讲，本发明涉及一种石墨烯与涂碳铝箔的复合方法，特别是一种褶皱石墨烯涂碳铝箔制备方法。
背景技术
锂离子电池相对于传统的铅酸蓄电池来说，属于一种新型的高能量电池，它作为一种高效储能设备或动力电源设备已广泛应用于家用电器、计算机、汽车、飞机等高端装备中。在现有技术条件下，锂离子电池内置正极片的铝箔集流体直接与正极活性材料接触，此种常规结构简单、实用，能够满足锂离子正常传输条件。但是，现实中的铝箔集流体表面平整度、粗糙度不可能是理想状态，与正极活性材料接触时因双方的包容性、表面张力和亲和力相差较悬殊，造成正极活性材料与铝箔集流体接触存在较大值的界面电阻。有害无益的界面电阻直接降低锂离子电池的充电电压、倍率性能，以及材料克容量等性能，导致实际循环寿命与理论循环寿命在数量上存在较大差距。若要增加锂离子电池的循环寿命，必须采取有效措施来降低正极活性材料与铝箔集流体之间的界面电阻。
发明内容
本发明主要针对现有技术正极板中铝箔集流体直接与正极活性材料接触的不足，提出一种褶皱石墨烯涂碳铝箔制备方法，该方法简便、配置合理、涂布容易。铝箔外置褶皱石墨烯涂层显著增加导电能力，加大比表面积，提升粘结强度。
本发明通过下述技术方案实现技术目标。
褶皱石墨烯涂碳铝箔制备方法，其改进之处在于按下列步骤实施：
（1）褶皱石墨烯的制备
所取主原料为按常规工艺制成的液态石墨烯，将量取的液态石墨烯投入到液氮中冷冻12～24h，取出待融化后滤掉液体，将所得滤饼置于100℃环境下烘干至少12h，从而得到褶皱石墨烯；
（2）用褶皱石墨烯涂碳铝箔的制备
首先按质量百分比量取下列组分：褶皱石墨烯0.5～10%、聚偏氟乙烯0.1～5%、氮甲基吡咯烷酮90～99.5%，这些组分掺和后经至少240min高速搅拌制成混合浆料；
制成的混合浆料经150目筛网过滤后，加入到转移式涂布机中用于铝箔表面涂覆；
将湿褶皱石墨烯涂碳铝箔送至鼓风干燥箱内作风干处理，干燥后得到单面涂层厚200～500nm的褶皱石墨烯涂碳铝箔。
作为进一步改进方案，所述混合浆料的粘度为1000±50mPa·s。
作为进一步改进方案，所述液态石墨烯为层数介于1～10层的褶皱薄片状碳材料。
本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：
1、制备工艺在常规工艺条件下进行，实施容易，便于实现工业化生产；
2、制备的褶皱石墨烯涂碳铝箔具有良好的导电能力，相对于金属集流体具有更好的形变能力，从而增加活性材料与集流体间的导电接触，减小界面电阻，并提高两者之间的粘结强度。用褶皱石墨烯涂碳铝箔制成的正极片配置在铝离子电池中，既提高电池的倍率性能，又有助于提高电池的循环寿命。
附图说明
图1是本发明实施例1得到的褶皱石墨烯透射电镜图。
图2是本发明实施例1得到的褶皱石墨烯形成机理图。
图3是常规工艺制成的液态石墨烯材料透射电镜图。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明。
褶皱石墨烯涂碳铝箔制备方法按下列步骤实施：
（1）所取主原料为按常规工艺制成的液态石墨烯，它是一种层数介于1～10层的褶皱薄片状碳。将量取的液态石墨烯投入到液氮中冷冻12～24h，取出待融化后滤掉液体，将所得滤饼置于100℃环境下烘干至少12h，从而得到褶皱石墨烯。
（2）用褶皱石墨烯涂碳铝箔的制备
首先按质量百分比量取下列组分：褶皱石墨烯4～12%、聚偏氟乙烯2～6%、氮甲基吡咯烷酮90～96%，这些组分掺和后。经至少240min高速搅拌制成粘度为1000±50mPa·s混合浆料，具体组分见褶皱石墨烯涂碳用混合浆料表。
制成的混合浆料经150目筛网过滤后，加入到转移式涂布机中用于铝箔表面涂覆。
将湿褶皱石墨烯涂碳铝箔送至鼓风干燥箱内作风干处理，干燥后得到单面涂层厚200～500nm的褶皱石墨烯涂碳铝箔，具体性能见褶皱石墨烯涂碳铝箔性能测试结果表。
褶皱石墨烯涂碳用混合浆料表
褶皱石墨烯涂碳铝箔性能测试结果表
注：实施例1-3单面涂层厚为200～300nm。
从上表记载的测试数据可知，本发明所列实施例的性能均比对比例好，特别是实施例2各项性能均优，其中极片电阻最低，克容量值相对较高，极片剥离强度有显著提高，并且0.5C充/2C放循环200周时容量保持率性能更优。因此，采用本发明褶皱石墨烯涂碳铝箔制作的锂离子电池充电电压高，倍率性能和材料克容量发挥得到改善，使得锂离子电池的循环寿命显著提高。

Claims (3)

1.一种褶皱石墨烯涂碳铝箔制备方法，其特征在于按下列步骤实施：
（1）褶皱石墨烯的制备
所取主原料为按常规工艺制成的液态石墨烯，将量取的液态石墨烯投入到液氮中冷冻12～24h，取出待融化后滤掉液体，将所得滤饼置于100℃环境下烘干至少12h，从而得到褶皱石墨烯；
（2）用褶皱石墨烯涂碳铝箔的制备
首先按质量百分比量取下列组分：褶皱石墨烯0.5～10%、聚偏氟乙烯0.1～5%、氮甲基吡咯烷酮90～99.5%，这些组分掺和后经至少240min高速搅拌制成混合浆料；
制成的混合浆料经150目筛网过滤后，加入到转移式涂布机中用于铝箔表面涂覆；
将湿褶皱石墨烯涂碳铝箔送至鼓风干燥箱内作风干处理，干燥后得到单面涂层厚200～500nm的褶皱石墨烯涂碳铝箔。
2.按权利要求1所述褶皱石墨烯涂碳铝箔制备方法，其特征在于所述混合浆料的粘度为1000±50mPa·s。
3.按权利要求1所述褶皱石墨烯涂碳铝箔制备方法，其特征在于所述
液态石墨烯为层数介于1～10层的褶皱薄片状碳材料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109921025A (zh) * 2019-03-12 2019-06-21 鑫土丰隆能源科技(苏州)有限公司 一种车用电源系统

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