CN109671910A - 导电正极、电池及电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种导电正极、电池及电池制备方法，其中导电正极，按照质量百分比计，包括以下组份：94.0～99.0％的镍钴铝正极材料、0.01～2.0％的导电炭黑、0.01～1.0％的碳纳米管和0.5～4.0％的粘结剂。本发明技术方案的导电正极能够提升电池的循环性能和比容量。

Description

导电正极、电池及电池的制备方法
技术领域
本发明涉及电池领域，特别涉及一种导电正极、电池及电池的制备方法。
背景技术
镍系正极材料由于具有放电比容量高、价格低等优点，是一种良好的电 池正极材料，但其本身具有难以合成、放电过程中存在较多杂相变、阳离子 混排和储存性能较差等缺点。镍系正极材料通过钴、铝掺杂提升了其电化学 性能，但现有的镍钴铝正极材料的循环性能和比容量仍然有待改进。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种导电正极，旨在提升电池的循环性能和比 容量。
为实现上述目的，本发明提出导电正极，按照质量百分比计，包括以下 组份：94.0～99.0％的镍钴铝正极材料、0.01～2.0％的导电炭黑、0.01～1.0％的碳 纳米管和0.5～4.0％的粘结剂。
可选地，所述导电正极，按照质量百分比计，包括以下组份，97.0～98.5％ 的所述镍钴铝正极材料、0.5～2.0％的所述导电炭黑、0.01～0.02％的所述碳纳米 管和0.9～1.06％的所述粘结剂。
可选地，所述导电正极，按照质量百分比计，包括以下组份，94.0～98.98％ 的所述镍钴铝正极材料、0.5～1％的所述碳纳米管。
可选地，所述镍钴铝正极材料为LiNixCoyAlzO2，其中0.1≤x，y≤0.9，且 x+y+z＝1。
可选地，所述镍钴铝正极材料为LiNi0.8Co0.15Al0.05O2或LiNi0.8Co0.1Al0.1O2。
可选地，所述导电炭黑为乙炔炭黑。
可选地，所述碳纳米管为单壁碳纳米管。
本发明还提供一种电池，包括：
上述的导电正极；
导电负极；
设置在所述导电正极与所述导电负极之间的隔膜；
覆盖在所述导电负极靠近所述隔膜的侧面的石墨烯膜；
填充在所述导电正极与所述导电负极之间的电解液。
可选地，所述导电负极为金属锂负极或石墨负极。
可选地，所述电解液为含0.7～1.2mol/L LiPF6的碳酸酯电解液，且所述电 解液中含有0.1～3wt％碳酸亚乙烯酯添加剂。
本发明还提供一种上述电池的制备方法，包括以下步骤：
将含94.0～99.0％的镍钴铝正极材料、0.01～2.0％的导电炭黑、0.01～1.0％ 的碳纳米管和0.5～4.0％的粘结剂的物料混合，然后调浆，再涂抹在基底上， 经干燥后得到导电正极；
将石墨烯溶液抽滤得到石墨烯膜；
将所述隔膜装配在所述导电正极和所述导电负极之间，将所述石墨烯膜 覆盖在所述导电负极靠近所述隔膜的侧面；
将电解液填充在所述导电正极与所述导电负极之间。
可选地，所述石墨烯溶液的制备方法包括以下步骤：
向含0.01～0.1wt％氧化石墨烯溶液中加入含20～90wt％的水合肼溶液，在 80℃～100℃的温度下加热20min～40min得到石墨烯溶液，所述氧化石墨烯溶 液与所述水合肼溶液的体积比为25:(0.5～5)。
本发明技术方案提供的导电正极加入导电炭黑和碳纳米管，该导电正极 能够提升电池的电容量和循环性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的 附图。
图1为本发明电池的实施例1与对比例5、对比例6的电池的放电比容量-循 环次数图；
图2为本发明电池的实施例1与对比例6的导电负极的表面形貌图。
具体实施方式
下面将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的一部分实施例，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。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域 普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现 时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种导电正极，具有良好的循环性能和电容量大的优点。
在本发明实施例中，该导电正极，按照质量百分比计，包括以下组份： 94.0～99.0％的镍钴铝正极材料、0.01～2.0％的导电炭黑、0.01～1.0％的碳纳米管 和0.5～4.0％的粘结剂。所述导电炭黑和所述碳纳米管具有良好的导电性能， 碳纳米管分散在所述导电正极中形成三维导电骨架，导电炭黑与碳纳米管配 合在所述导电正极形成导电网络，能够有效提升锂离子在所述导电正极中的 迁移速率，有利于提升所述导电正极的导电性能，使得所述导电正极能够提 升电池的比容量和循环性能；另一方面，所述导电正极具有碳含量低的优点， 有利于提升导电正极的能量密度，从而有利于提升电池的比容量。
具体地，所述碳纳米管为多壁碳纳米管、单壁碳纳米管中的一种或两种。 碳纳米管与纤维类似呈长柱状，内部中空，其与导电正极中的活物质呈点线 接触形式，提高极片压实密度、倍率性能、电池循环寿命和降低电池界面阻 抗具有很大的作用。添加碳纳米管后极片有较高的韧性,能改善充放电过程中 材料体积变化而引起的剥落,提高循环寿命。在本发明实施例中，所述碳纳米 管采用单壁碳纳米管；单壁碳纳米管具有比表面积大、导电性能稳定的优点， 单壁碳纳米管加入导电正极中有利于提升导电正极的能量密度。
具体地，所述导电炭黑为乙炔炭黑或科琴炭黑中的一种或两种；乙炔炭 黑具有分散性能好的优点；科琴炭黑具有独特的分子链结构使得科琴炭黑在 导电正极中容易形成高效导电网络，有利于提升导电正极的充放电速率。在 本发明实施例中，所述碳纳米管采用乙炔炭黑。
所述导电正极按照质量百分比计，包括以下组份，97.0～98.5％的所述镍钴 铝正极材料、0.5～2.0％的所述导电炭黑、0.01～0.02％的所述碳纳米管和 0.9～1.06％的所述粘结剂。含该配比的导电正极具有能量密度高的特点，能够 提升电池的比容量。
所述导电正极，按照质量百分比计，包括以下组份，94.0～98.98％的所述 镍钴铝正极材料、0.5～1％的所述碳纳米管。含该配比的导电正极同时具有含 碳量低和导电性能好的优点，能够提升电池的比容量
所述镍钴铝正极材料为LiNixCoyAlzO2，其中0.1≤x，y≤0.9，且x+y+z＝1。 镍钴铝正极材料具有电容量高、循环性能的优点。
所述镍钴铝正极材料为LiNi0.8Co0.15Al0.05O2或LiNi0.8Co0.1Al0.1O2。由LiNi0.8Co0.15Al0.05O2和LiNi0.8Co0.1Al0.1O2材料制备的导电正极具有优越的电容 量和倍率性能。
本发明还提供一种电池，包括：上述的导电正极；导电负极；设置在所 述导电正极与所述导电负极之间的隔膜；覆盖在所述导电负极靠近所述隔膜 的侧面的石墨烯膜；填充在所述导电正极与所述导电负极之间的电解液。所 述电池通过采用上述导电正极，并在导电负极表面覆盖石墨烯膜来改善电池 的循环性能。所述石墨烯膜覆盖在所述导电负极，使得所述导电负极上的锂 在石墨烯膜的表面沉积，且锂在石墨烯膜的表面形成的沉积均匀性好，有利 于改善电池的循环性能。
所述导电负极为金属锂负极或石墨负极。金属锂的克容量为 3860mAh·g-1，具有克容量高的优点，而且金属锂作为电池负极能够作为锂源 提供锂离子，而且电化学势低，有利于提升电池的能量密度。石墨负极具有 振实密度高、电化学性能稳定的优点，有利于提升电池的能量密度和稳定性。
所述电解液为含0.7～1.2mol/L LiPF6的碳酸酯电解液，所述电解液中含有 0.1～3wt％碳酸亚乙烯酯添加剂。该碳酸酯具有高离子电导率的优点；LiPF6 导电锂盐不与溶剂反应，具有稳定性好的优点；碳酸亚乙烯酯的加入有利于 提升电池的循环性能。
所述碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和 碳酸丙烯酯中的的一种或者几种，LiPF6在所述碳酸酯中的溶解度高。
本发明还提供了制备上述电池的制备方法，包括以下步骤：
将含94.0～99.0％的镍钴铝正极材料、0.01～2.0％的导电炭黑、0.01～1.0％ 的碳纳米管和0.5～4.0％的粘结剂的物料混合，然后调浆，再涂抹在基底上， 经干燥后得到导电正极；将石墨烯溶液抽滤得到石墨烯膜；将所述隔膜装配 在所述导电正极和所述导电负极之间，将所述石墨烯膜覆盖在所述导电负极 靠近所述隔膜的侧面；将电解液填充在所述导电正极与所述导电负极之间。 本法通过抽滤墨烯溶液抽滤，利用抽滤的负压和石墨烯的自组装性能制备出 无支撑的石墨烯膜，制备效率高，且无需使用衬底，该石墨烯膜能够直接用 于覆盖在所述导电负极，有效地提升了电池的生产效率。
所述石墨烯溶液的制备方法包括以下步骤：
向含0.01～0.1wt％氧化石墨烯溶液中加入含20～90wt％的水合肼溶液，在 80℃～100℃的温度下加热20min～40min得到石墨烯溶液，所述氧化石墨烯溶 液与所述水合肼溶液的体积比为25:(0.5～5)。所述水合肼用于还原所述氧化石 墨烯溶液中的氧化石墨烯，得到石墨烯溶液。该制备方法具有制备效率高的 优点。
下面将结合具体实施例，详细说明本发明的具体实施方式：
实施例1
在含有95.0％所述LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、2.0％所述导电炭黑、0.5％所述单 壁碳纳米管和2.5％所述粘结剂的混料中，加入N-甲基吡咯烷酮匀浆，涂抹于 铝箔上，烘干得到所述导电正极；用金属锂片作为导电负极，将石墨烯溶液 抽滤得到石墨烯膜；将隔膜装配在所述导电正极和所述导电负极之间，将所 述石墨烯膜覆盖在所述导电负极靠近所述隔膜的侧面。然后注入电解液得到 电池；所述电解液为含1mol/L LiPF6的碳酸酯电解液，且所述电解液中含有1 wt％的碳酸亚乙烯酯添加剂。
所述石墨烯溶液的制备方法包括以下步骤：
将1mL浓度为60wt％的水合肼溶液，加入25mL浓度为0.04wt％氧化石 墨烯溶液中，以100℃加热30min得到石墨烯溶液。
实施例2
在含有99.0％所述LiNi0.8Co0.1Al0.1O2、0.01％所述导电炭黑、0.49％所述单 壁碳纳米管和0.5％所述粘结剂的混料中，加入N-甲基吡咯烷酮匀浆，涂抹于 铝箔上，烘干得到所述导电正极；用金属锂片作为导电负极，将石墨烯溶液 抽滤得到石墨烯膜；将隔膜装配在所述导电正极和所述导电负极之间，将所 述石墨烯膜覆盖在所述导电负极靠近所述隔膜的侧面。然后注入电解液得到 电池；所述电解液为含0.7mol/L LiPF6的碳酸酯电解液，且所述电解液中含有 0.15wt％的碳酸亚乙烯酯添加剂。
所述石墨烯溶液的制备方法包括以下步骤：
将0.5mL浓度为90wt％的水合肼溶液加入25mL浓度为0.01wt％氧化石 墨烯溶液中，以80℃加热40min得到石墨烯溶液。
实施例3
在含有94.0％所述LiNi0.815Co0.15Al0.035O2、1.0％所述导电炭黑、1.0％所述 单壁碳纳米管和4％所述粘结剂的混料中，加入N-甲基吡咯烷酮匀浆，涂抹于 铝箔上，烘干得到所述导电正极；用金属锂片作为导电负极，将石墨烯溶液 抽滤得到石墨烯膜；将隔膜装配在所述导电正极和所述导电负极之间，将所 述石墨烯膜覆盖在所述导电负极靠近所述隔膜的侧面。然后注入电解液得到 电池；所述电解液为含1.2mol/L LiPF6的碳酸酯电解液，且所述电解液中含有 2.9wt％的碳酸亚乙烯酯添加剂。
所述石墨烯溶液的制备方法包括以下步骤：
将4.8mL浓度为20wt％的水合肼溶液加入25mL浓度为0.1wt％氧化石墨 烯溶液中，以92℃加热20min得到石墨烯溶液。
实施例4
在含有94.0％所述LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、2.0％所述导电炭黑、0.01％所述单 壁碳纳米管和3.99％所述粘结剂的混料中，加入N-甲基吡咯烷酮匀浆，涂抹于 铝箔上，烘干得到所述导电正极；用金属锂片作为导电负极，将石墨烯溶液 抽滤得到石墨烯膜；将隔膜装配在所述导电正极和所述导电负极之间，将所 述石墨烯膜覆盖在所述导电负极靠近所述隔膜的侧面。然后注入电解液得到 电池；所述电解液为含1mol/L LiPF6的碳酸酯电解液，且所述电解液中含有1 wt％的碳酸亚乙烯酯添加剂。
所述石墨烯溶液的制备方法包括以下步骤：
将1mL浓度为60wt％的水合肼溶液，加入25mL浓度为0.04wt％氧化石 墨烯溶液中，以100℃加热30min得到石墨烯溶液。
实施例5
实施例5与实施例4的不同之处在于：在含有96.0％所述镍钴铝正极材料、 1.0％所述导电炭黑、0.01％所述单壁碳纳米管和2.99％所述粘结剂的混料中， 加入N-甲基吡咯烷酮匀浆，涂抹于铝箔上，烘干得到所述导电正极。
实施例6
实施例6与实施例4的不同之处在于：在含有98.0％所述镍钴铝正极材料、 0.5％所述导电炭黑、0.01％所述单壁碳纳米管和1.49％所述粘结剂的混料中， 加入N-甲基吡咯烷酮匀浆，涂抹于铝箔上，烘干得到所述导电正极。
实施例7
实施例7与实施例1的不同之处在于：在含有95.0％所述 LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、2.0％所述导电炭黑、0.5％所述多臂碳纳米管和2.5％所述 粘结剂的混料中，加入N-甲基吡咯烷酮匀浆，涂抹于铝箔上，烘干得到所述 导电正极；用石墨作为导电负极，将石墨烯溶液抽滤得到石墨烯膜；将隔膜 装配在所述导电正极和所述导电负极之间，将所述石墨烯膜覆盖在所述导电 负极靠近所述隔膜的侧面。
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于：在含有97.5％所述镍钴铝正极材料、 0.5％所述碳纳米管和2.0％所述粘结剂的混料中加入N-甲基吡咯烷酮匀浆，涂 抹于铝箔上，烘干得到所述导电正极。
对比例2
对比例2与实施例1的不同之处在于：在含有97.95％所述镍钴铝正极材 料、0.05％所述碳纳米管和2.0％所述粘结剂的混料中加入N-甲基吡咯烷酮匀 浆，涂抹于铝箔上，烘干得到所述导电正极。
对比例3
对比例3与实施例1的不同之处在于：在含有97.0％所述镍钴铝正极材料、 1.0％所述乙炔炭黑和2.0％所述粘结剂的混料中加入N-甲基吡咯烷酮匀浆，涂 抹于铝箔上，烘干得到所述导电正极。
对比例4
对比例4与实施例1的不同之处在于：在含有97.0％所述镍钴铝正极材料、 1.0％所述科琴炭黑和2.0％所述粘结剂的混料中加入N-甲基吡咯烷酮匀浆，涂 抹于铝箔上，烘干得到所述导电正极。
对比例5
对比例5与实施例1的不同之处在于：在含有95.0％所述镍钴铝正极材料、 2.0％所述导电炭黑、0.5％所述碳纳米管和2.5％所述粘结剂的混料中，加入N- 甲基吡咯烷酮匀浆，涂抹于铝箔上，烘干得到所述导电正极；用金属锂片作 为导电负极，将石墨烯溶液抽滤得到石墨烯膜；将隔膜装配在所述导电正极 和所述导电负极之间，将所述石墨烯膜覆盖在所述导电负极靠近所述隔膜的 侧面。然后注入电解液得到电池；所述电解液为含1mol/LLiPF6的碳酸酯电解 液。
对比例6
对比例6与实施例1的不同之处在于：在含有95.0％所述镍钴铝正极材料、 2.0％所述导电炭黑、0.5％所述碳纳米管和2.5％所述粘结剂的混料中，加入N- 甲基吡咯烷酮匀浆，涂抹于铝箔上，烘干得到所述导电正极；用金属锂片作 为导电负极。然后注入电解液得到电池；所述电解液为含1mol/L LiPF6的碳酸 酯电解液，且所述电解液中含有1wt％的碳酸亚乙烯酯添加剂。
为了验证本发明电池的循环性能，对上述实施例1、对比例5及对比例6 中的电池的放电比容量循环性能测试。测量结果如图1所示。
由图1可知，实施例1的循环性能优于对比例5和对比例6；由实施例1 与对比例5的循环性能对比可知，电解液含有碳酸亚乙烯酯添加剂的实施例1 的电池的循环性能，优于电解液中为加入碳酸亚乙烯酯添加剂的对比例5的 电池的循环性能，在电解液中加入碳酸亚乙烯酯添加剂能够提升电池的循环 性能，碳酸亚乙烯酯添加剂具有良好的防胀气功能，有利于提升电池的循环 寿命；由实施例1和对比例6的循环性能对比可知，在导电负极覆盖有石墨 烯膜的实施例1的电池的循环性能，优于未在导电负极设置石墨烯膜的对比 例6的循环性能，在电池的导电负极表面覆盖石墨烯膜能够有效提升电池的 循环性能，电池使用时，锂沉积在所述石墨烯膜的表面，而石墨烯膜能够使 得锂沉积更加均匀，有利于提升电池的循环性能；在导电负极覆盖有石墨烯 膜、并在电解液中加入碳酸亚乙烯酯添加剂的实施例1的电池，其循环性能 优于在导电负极覆盖有石墨烯膜的对比例5的电池、以及在导电负极覆盖有 石墨烯膜的对比例6的电池，由此可知，电池中覆盖在导电负极的石墨烯膜 与添加在电解液中的碳酸亚乙烯酯添加剂具有协同作用，且该协同作用能够 提升电池的循环性能。
实施例1至实施例7，以及对比例1至对比例6的导电正极、电解液和导 电负极的组成如表1所示：
表1
为了验证本发明电池的放电比容量能，对上述实施例1至实施例6、以及 对比例1至对比例4的电池的放电比容量进行测试。需要指出的是，下列比 容量的单位为mAh·g-1。测试结果如表2所示：
表2
由实施例1与对比例1在0.2C下的比容量对比可知，在导电正极中碳纳 米管含量相同的状况下，导电正极中添加有导电炭黑的实施例1的电池比容 量，大于导电正极中不含有导电炭黑的对比例1的电池比容量；导电炭黑的 加入能够提升导电正极材料的导电性能，加快锂离子在导电正极中的迁移速 率，有利于提升电池的比容量。
由实施例3与对比例3在0.1C下的比容量对比可知，在导电正极中炭黑 含量相同的情况下，导电正极中添加有碳纳米管的实施例3的电池比容量， 大于导电正极中不含有碳纳米管的对比例3的电池比容量；碳纳米管具有比 表面积大，导电性能强的优点，能够有效提升锂离子在导电正极中的迁移速 率，有利于提升电池的比容量。
进一步地，由实施例4和实施例5、实施例6在0.1C和0.2C下的比容量 对比可知，在导电炭黑在导电正极中的含量为0.5～2.0％的范围内，随着导电 炭黑含量的增加，电池的比容量具有增大的趋势。
进一步地，由实施例2和实施例3与实施例6在0.1C和0.2C下的比容量 对比可知，导电正极中碳纳米管含量在0.5～1％范围内的实施例2和实施例3 的电池其比容量，大于导电正极中碳纳米管含量为0.01％的实施例6的电池， 碳纳米管含量为0.5～1％的导电正极具有大比容量的优点。
为了验证本发明石墨烯膜对锂在导电负极沉积的改善，对上述实施例1、 以及对比例6的导电负极的表面形貌进行表征，结果如图2所示。需要指出 的是，图2中(a)、(b)依次为对比例6和实施例1的导电负极的形貌图。
由实施例1和对比例6的导电负极的形貌图对比可知，实施例1的导电 负极比所述对比例6的导电负极上锂沉积的更加均匀，导电负极上锂均匀沉 积有利于提升电池的循环性能，石墨烯膜对实施例1的电池具有改善效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围， 凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换， 或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种导电正极，其特征在于，按照质量百分比计，包括以下组份：94.0～99.0％的镍钴铝正极材料、0.01～2.0％的导电炭黑、0.01～1.0％的碳纳米管和0.5～4.0％的粘结剂。
2.如权利要求1所述的导电正极，其特征在于，所述导电正极按照质量百分比计，包括以下组份：97.0～98.5％的所述镍钴铝正极材料、0.5～2.0％的所述导电炭黑、0.01～0.02％的所述碳纳米管和0.9～1.06％的所述粘结剂。
3.如权利要求1所述的导电正极，其特征在于，所述导电正极按照质量百分比计，包括以下组份：94.0～98.98％的所述镍钴铝正极材料、0.5～1％的所述碳纳米管。
4.如权利要求1所述的导电正极，其特征在于，所述镍钴铝正极材料为LiNixCoyAlzO2，其中0.1≤x<1，0<y≤0.9，且x+y+z＝1。
5.如权利要求4所述的导电正极，其特征在于，所述镍钴铝正极材料为LiNi0.8Co0.15Al0.05O2或LiNi0.8Co0.1Al0.1O2。
6.如权利要求1所述的导电正极，其特征在于，所述导电炭黑为乙炔炭黑。
7.如权利要求1至6任一项所述的导电正极，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管。
8.一种电池，其特征在于，包括：
如权利要求1至6任一项所述的导电正极；
导电负极；
设置在所述导电正极与所述导电负极之间的隔膜；
覆盖在所述导电负极靠近所述隔膜的侧面的石墨烯膜；
填充在所述导电正极与所述导电负极之间的电解液。
9.如权利要求8所述的电池，其特征在于，所述导电负极为金属锂负极或石墨负极。
10.如权利要求8所述的电池，其特征在于，所述电解液为含0.7～1.2mol/L LiPF6的碳酸酯电解液，且所述电解液中含有0.1～3wt％碳酸亚乙烯酯添加剂。
11.一种电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将含94.0～99.0％的镍钴铝正极材料、0.01～2.0％的导电炭黑、0.01～1.0％的碳纳米管和0.5～4.0％的粘结剂的物料混合，然后调浆，再涂抹在基底上，经干燥后得到导电正极；
将石墨烯溶液抽滤得到石墨烯膜；
将隔膜装配在所述导电正极和导电负极之间，将所述石墨烯膜覆盖在所述导电负极靠近所述隔膜的侧面；
将电解液填充在所述导电正极与所述导电负极之间。
12.如权利要求11所述电池的制备方法，其特征在于，所述石墨烯溶液的制备方法包括以下步骤：
向含0.01～0.1wt％氧化石墨烯溶液中加入含20～90wt％的水合肼溶液，在80℃～100℃的温度下加热20min～40min得到石墨烯溶液，所述氧化石墨烯溶液与所述水合肼溶液的体积比为25:(0.5～5)。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102569725A (zh) * 2010-12-16 2012-07-11 海洋王照明科技股份有限公司 氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料及其制备方法与应用
CN106169616A (zh) * 2016-09-30 2016-11-30 上海空间电源研究所 一种镍钴铝酸锂大容量高功率锂离子蓄电池
CN108155345A (zh) * 2016-12-04 2018-06-12 中国科学院大连化学物理研究所 一种金属锂二次电池的负极及其应用
KR20180066694A (ko) * 2016-12-09 2018-06-19 한국생산기술연구원 고출력 특성을 갖는 양극복합소재 및 그를 포함하는 전고체 리튬 이차전지
CN108539122A (zh) * 2018-03-26 2018-09-14 横店集团东磁股份有限公司 一种正极片及包含该正极片的锂离子二次电池
US20180309163A1 (en) * 2017-04-24 2018-10-25 Korea Institute Of Industrial Technology Bipolar all solid-state battery

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102569725A (zh) * 2010-12-16 2012-07-11 海洋王照明科技股份有限公司 氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料及其制备方法与应用
CN106169616A (zh) * 2016-09-30 2016-11-30 上海空间电源研究所 一种镍钴铝酸锂大容量高功率锂离子蓄电池
CN108155345A (zh) * 2016-12-04 2018-06-12 中国科学院大连化学物理研究所 一种金属锂二次电池的负极及其应用
KR20180066694A (ko) * 2016-12-09 2018-06-19 한국생산기술연구원 고출력 특성을 갖는 양극복합소재 및 그를 포함하는 전고체 리튬 이차전지
US20180309163A1 (en) * 2017-04-24 2018-10-25 Korea Institute Of Industrial Technology Bipolar all solid-state battery
CN108539122A (zh) * 2018-03-26 2018-09-14 横店集团东磁股份有限公司 一种正极片及包含该正极片的锂离子二次电池

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