CN109346694B - 一种石墨烯锂电池材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯锂电池材料，所述石墨烯锂电池材料包括的成分及其质量份数分别为：氧化石墨烯20‑30份，镍锰酸锂15‑25份，氯化铜溶剂10‑16份，乙炔炭黑6‑10份，有机锂化物4‑8份，分散剂15‑35份，粘结剂4‑8份，改性银粉5‑15份，本发明采用了石墨烯、改性银粉、氯化铜溶剂和镍锰酸锂使材料，使电化学性能和导电性能得到很大提高，大大提高了石墨烯锂电池的充电效率，通过氧化石墨烯、分散剂和粘结剂的加入大大延长了石墨烯锂电池的使用寿命，提高了石墨烯锂电池的续航时间。
Description
技术领域
本发明涉及石墨烯锂电池技术领域，具体涉及一种石墨烯锂电池材料，本发明还涉及一种石墨烯锂电池材料制备方法。
背景技术
石墨烯电池，利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出的一种新能源电池；新型石墨烯电池实验阶段的成功，无疑将成为电池产业的一个新的发展点。电池技术是电动汽车大力推广和发展的最大门槛，而电池产业正处于铅酸电池和传统锂电池发展均遇瓶颈的阶段，石墨烯储能设备的研制成功后，若能批量生产，则将为电池产业乃至电动车产业带来新的变革；由于其独有的特性，石墨烯被称为“神奇材料”，科学家甚至预言其将“彻底改变21世纪”。曼彻斯特大学副校长Colin Bailey教授称：“石墨烯有可能彻底改变数量庞大的各种应用，从智能手机和超高速宽带到药物输送和计算机芯片。”
另外，相关技术的制备石墨烯锂电池材料中材料的制备相对简单，电池的使用寿命和续航时间相对较短，同时石墨烯锂电池的充电效率相对偏低，影响使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨烯锂电池材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种石墨烯锂电池材料，所述石墨烯锂电池材料包括的成分及其质量份数分别为：氧化石墨烯20-30份，镍锰酸锂15-25份，氯化铜溶剂10-16份，乙炔炭黑6-10份，有机锂化物4-8份，分散剂15-35份，粘结剂4-8份，改性银粉5-10份。
优选的，所述有机锂化物包括丁基锂、苯基锂中的一种或多种组合物。
优选的，所述分散剂包括三乙基己基磷酸、脂肪酸聚乙二醇脂酯、幸基酚聚氧乙烯醚和五水偏硅酸钠中的一种或多种组合物。
优选的，所述抗磨剂成分及其质量份数分别为：所述粘结剂采用聚氯乙烯或聚偏氟乙烯。
优选的，所述改性银粉为银粉、纳米碳、硅烷偶联剂和二硼化钛在煅烧炉中在300-400℃下烧结3-4小时后粉碎制得，且银粉、纳米碳、硅烷偶联剂和二硼化钛的混合比例为30:2:1:3。
本发明还提供了一种石墨烯锂电池材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、取料：将氧化石墨烯，镍锰酸锂，氯化铜溶剂，乙炔炭黑，有机锂化物，分散剂，粘结剂，改性银粉按重量份数称取，备用；
S2、干燥：将氧化石墨烯，镍锰酸锂，乙炔炭黑，在150-200度的温度下的玻璃容器中进行干燥；
S3、混合：氧化石墨烯，镍锰酸锂，改性银粉，有机锂化物，乙炔炭黑放入到氯化铜溶剂中，在锅炉中加热到60-80度，混合均匀搅拌1-2小时，制得混合溶液A；
S4、分散：将分散剂加入到S3中的混合溶液A中，放入到锅炉中加热到120-140度，混合均匀搅拌1-1.5小时，制得混合溶液B；
S5、冷却：将S4中搅拌好的混合物在密封状态或无菌状态下进行冷却，直至常温状态；
S6、粘稠度的调节：将粘结剂加入到S5中的混合溶液B中，在真空的状态下搅拌混合0.5-1小时，调节粘度至1000-3000mPa•s，得到凝胶状混合物；
S7、烧结：将S6中得到凝胶状混合物放入到管式炉中，通入惰性气体控制温度在600-800度，烧结4-5小时即可得到石墨烯锂电池材料；
优选的，所述在步骤S2中通过井式炉进行加热干燥，加热干燥的时间为1-1.5小时。
优选的，所述S6中的粘结剂分2-5次添加，每次添加间隔时间为10-15分钟。
现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用了石墨烯、改性银粉、氯化铜溶剂和镍锰酸锂使材料，使电化学性能和导电性能得到很大提高，大大提高了石墨烯锂电池的充电效率，通过氧化石墨烯、分散剂和粘结剂的加入大大延长了石墨烯锂电池的使用寿命，提高了石墨烯锂电池的续航时间。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所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做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。
本发明提供的一种石墨烯锂电池材料，关于基料组成部分在具体实施例中的占比数据，如下表：
基料组成（份）
实施例 实施例1 实施例2 实施例3
氧化石墨烯 20 25 30
镍锰酸锂 15 20 25
氯化铜溶剂 10 13 16
乙炔炭黑 6 8 10
有机锂化物 4 6 8
分散剂 15 25 35
粘结剂 4 6 8
改性银粉 5 10 15
实施例1
一种石墨烯锂电池材料，所述石墨烯锂电池材料包括的成分及其质量份数分别为：氧化石墨烯20份，镍锰酸锂15份，氯化铜溶剂10份，乙炔炭黑6份，有机锂化物4份，分散剂15份，粘结剂4份，改性银粉5份。所述有机锂化物包括丁基锂、苯基锂中的一种或多种组合物。所述分散剂包括三乙基己基磷酸、脂肪酸聚乙二醇脂酯、幸基酚聚氧乙烯醚和五水偏硅酸钠中的一种或多种组合物。所述抗磨剂成分及其质量份数分别为：所述粘结剂采用聚氯乙烯或聚偏氟乙烯。所述改性银粉为银粉、纳米碳、硅烷偶联剂和二硼化钛在煅烧炉中在300-400℃下烧结3-4h后粉碎制得，且银粉、纳米碳、硅烷偶联剂和二硼化钛的混合比例为30:2:1:3。
本发明还提供了一种石墨烯锂电池材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、取料：将氧化石墨烯，镍锰酸锂，氯化铜溶剂，乙炔炭黑，有机锂化物，分散剂，粘结剂，改性银粉按重量份数称取，备用；
S2、干燥：将氧化石墨烯，镍锰酸锂，乙炔炭黑，在150-200度的温度下的玻璃容器中进行干燥；
S3、混合：氧化石墨烯，镍锰酸锂，改性银粉，有机锂化物，乙炔炭黑放入到氯化铜溶剂中，在锅炉中加热到60-80度，混合均匀搅拌1-2小时，制得混合溶液A；
S4、分散：将分散剂加入到S3中的混合溶液A中，放入到锅炉中加热到120-140度，混合均匀搅拌1-1.5小时，制得混合溶液B；
S5、冷却：将S4中搅拌好的混合物在密封状态或无菌状态下进行冷却，直至常温状态；
S6、粘稠度的调节：将粘结剂加入到S5中的混合溶液B中，在真空的状态下搅拌混合0.5-1小时，调节粘度至1000-3000mPa•s，得到凝胶状混合物；
S7、烧结：将S6中得到凝胶状混合物放入到管式炉中，通入惰性气体控制温度在600-800度，烧结4-5小时即可得到石墨烯锂电池材料。
所述在步骤S2中通过井式炉进行加热干燥，加热干燥的时间为1-1.5小时，所述S6中的粘结剂分2-5次添加，每次添加间隔时间为10-15分钟。
实施例2
一种石墨烯锂电池材料，所述石墨烯锂电池材料包括的成分及其质量份数分别为：氧化石墨烯25份，镍锰酸锂20份，氯化铜溶剂25份，乙炔炭黑8份，有机锂化物6份，分散剂25份，粘结剂6份，改性银粉10份。所述有机锂化物包括丁基锂、苯基锂中的一种或多种组合物。所述分散剂包括三乙基己基磷酸、脂肪酸聚乙二醇脂酯、幸基酚聚氧乙烯醚和五水偏硅酸钠中的一种或多种组合物。所述抗磨剂成分及其质量份数分别为：所述粘结剂采用聚氯乙烯或聚偏氟乙烯。所述改性银粉为银粉、纳米碳、硅烷偶联剂和二硼化钛在煅烧炉中在300-400℃下烧结3-4小时后粉碎制得，且银粉、纳米碳、硅烷偶联剂和二硼化钛的混合比例为30:2:1:3。
本发明还提供了一种石墨烯锂电池材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、取料：将氧化石墨烯，镍锰酸锂，氯化铜溶剂，乙炔炭黑，有机锂化物，分散剂，粘结剂，改性银粉按重量份数称取，备用；
S2、干燥：将氧化石墨烯，镍锰酸锂，乙炔炭黑，在150-200度的温度下的玻璃容器中进行干燥；
S3、混合：氧化石墨烯，镍锰酸锂，改性银粉，有机锂化物，乙炔炭黑放入到氯化铜溶剂中，在锅炉中加热到60-80度，混合均匀搅拌1-2小时，制得混合溶液A；
S4、分散：将分散剂加入到S3中的混合溶液A中，放入到锅炉中加热到120-140度，混合均匀搅拌1-1.5小时，制得混合溶液B；
S5、冷却：将S4中搅拌好的混合物在密封状态或无菌状态下进行冷却，直至常温状态；
S6、粘稠度的调节：将粘结剂加入到S5中的混合溶液B中，在真空的状态下搅拌混合0.5-1小时，调节粘度至1000-3000mPa•s，得到凝胶状混合物；
S7、烧结：将S6中得到凝胶状混合物放入到管式炉中，通入惰性气体控制温度在600-800度，烧结4-5小时即可得到石墨烯锂电池材料。
所述在步骤S2中通过井式炉进行加热干燥，加热干燥的时间为1-1.5小时，所述S6中的粘结剂分2-5次添加，每次添加间隔时间为10-15分钟。
实施例3
一种石墨烯锂电池材料，所述石墨烯锂电池材料包括的成分及其质量份数分别为：氧化石墨烯30份，镍锰酸锂25份，氯化铜溶剂16份，乙炔炭黑10份，有机锂化物8份，分散剂35份，粘结剂8份，改性银粉15份。所述有机锂化物包括丁基锂、苯基锂中的一种或多种组合物。所述分散剂包括三乙基己基磷酸、脂肪酸聚乙二醇脂酯、幸基酚聚氧乙烯醚和五水偏硅酸钠中的一种或多种组合物。所述抗磨剂成分及其质量份数分别为：所述粘结剂采用聚氯乙烯或聚偏氟乙烯。所述改性银粉为银粉、纳米碳、硅烷偶联剂和二硼化钛在煅烧炉中在300-400℃下烧结3-4h后粉碎制得，且银粉、纳米碳、硅烷偶联剂和二硼化钛的混合比例为30:2:1:3。
本发明还提供了一种石墨烯锂电池材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、取料：将氧化石墨烯，镍锰酸锂，氯化铜溶剂，乙炔炭黑，有机锂化物，分散剂，粘结剂，改性银粉按重量份数称取，备用；
S2、干燥：将氧化石墨烯，镍锰酸锂，乙炔炭黑，在150-200度的温度下的玻璃容器中进行干燥；
S3、混合：氧化石墨烯，镍锰酸锂，改性银粉，有机锂化物，乙炔炭黑放入到氯化铜溶剂中，在锅炉中加热到60-80度，混合均匀搅拌1-2小时，制得混合溶液A；
S4、分散：将分散剂加入到S3中的混合溶液A中，放入到锅炉中加热到120-140度，混合均匀搅拌1-1.5小时，制得混合溶液B；
S5、冷却：将S4中搅拌好的混合物在密封状态或无菌状态下进行冷却，直至常温状态；
S6、粘稠度的调节：将粘结剂加入到S5中的混合溶液B中，在真空的状态下搅拌混合0.5-1小时，调节粘度至1000-3000mPa•s，得到凝胶状混合物；
S7、烧结：将S6中得到凝胶状混合物放入到管式炉中，通入惰性气体控制温度在600-800度，烧结4-5小时即可得到石墨烯锂电池材料。
所述在步骤S2中通过井式炉进行加热干燥，加热干燥的时间为1-1.5小时，所述S6中的粘结剂分2-5次添加，每次添加间隔时间为10-15分钟。
综上所述，该石墨烯锂电池材料，通过严格控制石墨烯锂电池材料的各组份的占比，电化学性能优良，通过加入改性银粉、氯化铜溶剂和镍锰酸锂，使材料的电化学性能和导电性能得到很大提高，大大提高了石墨烯锂电池的充电效率，节约了时间；由于氧化石墨烯、分散剂和粘结剂的加入大大延长了石墨烯锂电池的使用寿命，提高了石墨烯锂电池的续航时间，该石墨烯锂电池材料的制备方法严格控制各步骤的制备工艺参数，简单实用，各组分混合均匀，便于大规模制备电化学性能优良的石墨烯锂电池材料，安全稳定，生产周期短，适用范围广，有利于推广和普及。
最后应说明的是：以上所述仅为优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种石墨烯锂电池材料，其特征在于：所述石墨烯锂电池材料包括的成分及其质量份数分别为：氧化石墨烯20-30份，镍锰酸锂15-25份，氯化铜溶剂10-16份，乙炔炭黑6-10份，有机锂化物4-8份，分散剂15-35份，粘结剂4-8份，改性银粉5-15份。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯锂电池材料，其特征在于：所述有机锂化物包括丁基锂、苯基锂中的一种或多种组合物。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯锂电池材料，其特征在于：所述分散剂包括三乙基己基磷酸、脂肪酸聚乙二醇脂酯、幸基酚聚氧乙烯醚和五水偏硅酸钠中的一种或多种组合物。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯锂电池材料，其特征在于：所述粘结剂采用聚氯乙烯或聚偏氟乙烯。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯锂电池材料，其特征在于：所述改性银粉为银粉、纳米碳、硅烷偶联剂和二硼化钛在煅烧炉中在300-400℃下烧结3-4h后粉碎制得，且银粉、纳米碳、硅烷偶联剂和二硼化钛的混合比例为30:2:1:3。
6.一种根据权利要求1所述的石墨烯锂电池材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、取料：将氧化石墨烯，镍锰酸锂，氯化铜溶剂，乙炔炭黑，有机锂化物，分散剂，粘结剂，改性银粉按重量份数称取，备用；
S2、干燥：将氧化石墨烯，镍锰酸锂，乙炔炭黑，在150-200度的温度下的玻璃容器中进行干燥；
S3、混合：氧化石墨烯，镍锰酸锂，改性银粉，有机锂化物，乙炔炭黑放入到氯化铜溶剂中，在锅炉中加热到60-80度，混合均匀搅拌1-2小时，制得混合溶液A；
S4、分散：将分散剂加入到S3中的混合溶液A中，放入到锅炉中加热到120-140度，混合均匀搅拌1-1.5小时，制得混合溶液B；
S5、冷却：将制得的混合溶液B放置在密闭的冷却箱中，在室温的状态下进行冷却；
S6、粘稠度的调节：将粘结剂加入到S5中的混合溶液B中，在真空的状态下搅拌混合0.5-1小时，调节粘度至1000-3000mPa·s，得到凝胶状混合物；
S7、烧结：将S6中得到凝胶状混合物放入到管式炉中，通入惰性气体控制温度在600-800度，烧结4-5小时即可得到石墨烯锂电池材料。
7.根据权利要求6所述的一种石墨烯锂电池材料的制备方法：其特征在于：所述在步骤S2中通过井式炉进行加热干燥，加热干燥的时间为1-1.5小时。
8.根据权利要求6所述的一种石墨烯锂电池材料的制备方法：其特征在于：所述S6中的粘结剂分2-5次添加，每次添加间隔时间为10-15分钟。
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