CN109888184A - 一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜及其制备方法，其重量组成为：活性材料50‑98份；导电剂1‑40份；分散剂0.1‑0.5份；粘结剂0.1‑10份，其步骤为：将粘结剂缓慢溶解在去离子水中，溶解后加入活性材料、导电剂、分散剂，球磨得到混合物料，将混合物料均匀地涂覆在聚四氟乙烯板表面，形成薄膜，将涂有薄膜的聚四氟乙烯板置于烘箱中，烘干后得到的石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜。本发明以聚氧化乙烯为粘结剂，提高了锂电池的寿命和安全性，避免使用金属材料作为集流体，同时解决了锂电池正极柔性差，柔韧度不足的技术问题，制得的柔性正极薄膜韧性好、强度大、低污染，可以扭曲，折叠，变形而不影响电池充放电性能。
Description
技术领域
本发明涉及柔性锂离子电池技术领域，尤其涉及一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜及其制备方法。
背景技术
柔性电池，顾名思义就是可以反复弯曲使用的电池。可穿戴智能设备是未来科学与社会进步的重要标志之一，是国家的重大战略需求，而其长久的续航能力则依赖于高性能的柔性储能电池，因此，高性能的柔性电池亟待开发。当前使用的柔性电池主要采用金属材料制备集流体，然而，金属集流体降低了极片的柔性，使得锂电池正极柔韧度不足，同时使得电池的容量密度下降，另外，因电极材料对于金属材料的粘结性不理想，导致高倍率充放电时正极材料易剥落，进而影响了电池的充放电性能。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜及其制备方法。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜，其特征在于，其原料重量份数组成如下：
作为优选，其原料重量份数组成如下：
作为优选，所述活性材料为磷酸铁锂。
作为优选，所述导电剂为石墨烯，所述石墨烯为CVD法制备的平均粒径为5μm的石墨烯。
作为优选，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。
作为优选，所述粘结剂为聚氧化乙烯，所述聚氧化乙烯的平均分子量为100000-600000。
本发明的一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜的制备方法，其特征在于，其步骤为：
将粘结剂缓慢溶解在去离子水中，加热至50℃，待粘结剂溶解后加入活性材料、导电剂、分散剂，球磨得到混合物料，将混合物料均匀地涂覆在聚四氟乙烯板表面，形成薄膜，将涂有薄膜的聚四氟乙烯板置于烘箱中，在适合的温度下进行烘干，烘干后得到的石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜。
作为优选，所述烘箱的烘干温度为50-60℃，烘干时间为5-10h。
作为优选，所述去离子水和所述粘结剂的重量比为1:0.01-1:0.1。
本发明的有益效果是：本发明提供一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜，以聚氧化乙烯为粘结剂，避免了正极材料脱落现象的发生，提高了锂电池的寿命和安全性，加入活性正极材料和导电剂、分散剂，避免使用金属材料作为集流体，减轻了电池重量，提高了电池容量密度，同时解决了锂电池正极柔性差，柔韧度不足的技术问题，加大了柔性锂电池的使用范围，导电剂使用CVD法制备的平均粒径为5μm的石墨烯，配合磷酸铁锂活性材料，构成导电网络，更好的发挥石墨烯优异的导电性能，提高了锂电池的电化学性能，采用烘干法加工工艺制备石墨烯锂离子电柔性正极薄膜，使用去离子水作为溶剂，降低生产过程中的污染，更加环保，制得的柔性正极薄膜韧性好、强度大、低污染，可以扭曲，折叠，变形而不影响电池充放电性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜，其特征在于，其原料重量份数组成如下：
作为优选，其原料重量份数组成如下：
作为优选，所述活性材料为磷酸铁锂。
作为优选，所述导电剂为石墨烯，所述石墨烯为CVD法制备的平均粒径为5μm的石墨烯。
作为优选，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。
作为优选，所述粘结剂为聚氧化乙烯，所述聚氧化乙烯的平均分子量为100000-600000。
本发明的一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜的制备方法，其特征在于，其步骤为：
将粘结剂缓慢溶解在去离子水中，加热至50℃，待粘结剂溶解后加入活性材料、导电剂、分散剂，球磨得到混合物料，将混合物料均匀地涂覆在聚四氟乙烯板表面，形成薄膜，将涂有薄膜的聚四氟乙烯板置于烘箱中，在适合的温度下进行烘干，烘干后得到的石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜。
作为优选，所述烘箱的烘干温度为50-60℃，烘干时间为5-10h。
作为优选，所述去离子水和所述粘结剂的重量比为1:0.01-1:0.1。
实施例1
一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜，其原料重量份数组成如下：
所述石墨烯为CVD法制备的平均粒径为5μm的石墨烯。
所述聚氧化乙烯的平均分子量为100000。
制备方法：以制备石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜为例对本实施例提供的一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜的制备方法阐述如下：
将0.1份聚氧化乙烯缓慢溶解在10份去离子水中，加热至50℃，待聚氧化乙烯溶解后加入50份磷酸铁锂、1份石墨烯、0.1份聚乙烯吡咯烷酮，球磨2h后得到混合物料，将混合物料均匀地涂覆在聚四氟乙烯板表面，形成薄膜，将涂有薄膜的聚四氟乙烯板置于烘箱中，烘箱的烘干温度为50℃，烘干时间为10h，烘干后得到的石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜。
实施例2
一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜，其原料重量份数组成如下：
所述石墨烯为CVD法制备的平均粒径为5μm的石墨烯。
所述聚氧化乙烯的平均分子量为600000。
制备方法：以制备石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜为例对本实施例提供的一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜的制备方法阐述如下：
将10份聚氧化乙烯缓慢溶解在100份去离子水中，加热至50℃，待聚氧化乙烯溶解后加入98份磷酸铁锂、40份石墨烯、0.5份聚乙烯吡咯烷酮，球磨2h后得到混合物料，将混合物料均匀地涂覆在聚四氟乙烯板表面，形成薄膜，将涂有薄膜的聚四氟乙烯板置于烘箱中，烘箱的烘干温度为60℃，烘干时间为5h，烘干后得到的石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜。
实施例3
一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜，其原料重量份数组成如下：
所述石墨烯为CVD法制备的平均粒径为5μm的石墨烯。
所述聚氧化乙烯的平均分子量为100000。
制备方法：以制备石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜为例对本实施例提供的一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜的制备方法阐述如下：
将0.1份聚氧化乙烯缓慢溶解在10份去离子水中，加热至50℃，待聚氧化乙烯溶解后加入80份磷酸铁锂、3份石墨烯、0.4份聚乙烯吡咯烷酮，球磨2h后得到混合物料，将混合物料均匀地涂覆在聚四氟乙烯板表面，形成薄膜，将涂有薄膜的聚四氟乙烯板置于烘箱中，烘箱的烘干温度为50℃，烘干时间为10h，烘干后得到的石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜。
实施例4
一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜，其原料重量份数组成如下：
所述石墨烯为CVD法制备的平均粒径为5μm的石墨烯。
所述聚氧化乙烯的平均分子量为600000。
制备方法：以制备石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜为例对本实施例提供的一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜的制备方法阐述如下：
将1份聚氧化乙烯缓慢溶解在10份去离子水中，加热至50℃，待聚氧化乙烯溶解后加入96份磷酸铁锂、19份石墨烯、0.5份聚乙烯吡咯烷酮，球磨2h后得到混合物料，将混合物料均匀地涂覆在聚四氟乙烯板表面，形成薄膜，将涂有薄膜的聚四氟乙烯板置于烘箱中，烘箱的烘干温度为60℃，烘干时间为5h，烘干后得到的石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜。
实施例5
一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜，其原料重量份数组成如下：
所述石墨烯为CVD法制备的平均粒径为5μm的石墨烯。
所述聚氧化乙烯的平均分子量为300000。
制备方法：以制备石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜为例对本实施例提供的一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜的制备方法阐述如下：
将0.2份聚氧化乙烯缓慢溶解在20份去离子水中，加热至50℃，待聚氧化乙烯溶解后加入86份磷酸铁锂、10份石墨烯、0.45份聚乙烯吡咯烷酮，球磨2h后得到混合物料，将混合物料均匀地涂覆在聚四氟乙烯板表面，形成薄膜，将涂有薄膜的聚四氟乙烯板置于烘箱中，烘箱的烘干温度为55℃，烘干时间为8h，烘干后得到的石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜。
实施例6
一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜，其原料重量份数组成如下：
所述石墨烯为CVD法制备的平均粒径为5μm的石墨烯。
所述聚氧化乙烯的平均分子量为300000。
制备方法：以制备石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜为例对本实施例提供的一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜的制备方法阐述如下：
将0.5份聚氧化乙烯缓慢溶解在50份去离子水中，加热至50℃，待聚氧化乙烯溶解后加入90份磷酸铁锂、9份石墨烯、0.5份聚乙烯吡咯烷酮，球磨2h后得到混合物料，将混合物料均匀地涂覆在聚四氟乙烯板表面，形成薄膜，将涂有薄膜的聚四氟乙烯板置于烘箱中，烘箱的烘干温度为53℃，烘干时间为8h，烘干后得到的石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜。
实施例7
一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜，其原料重量份数组成如下：
所述石墨烯为CVD法制备的平均粒径为5μm的石墨烯。
所述聚氧化乙烯的平均分子量为300000。
制备方法：以制备石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜为例对本实施例提供的一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜的制备方法阐述如下：
将0.2份聚氧化乙烯缓慢溶解在20份去离子水中，加热至50℃，待聚氧化乙烯溶解后加入94.7份磷酸铁锂、5份石墨烯、0.1份聚乙烯吡咯烷酮，球磨2h后得到混合物料，将混合物料均匀地涂覆在聚四氟乙烯板表面，形成薄膜，将涂有薄膜的聚四氟乙烯板置于烘箱中，烘箱的烘干温度为58℃，烘干时间为8h，烘干后得到的石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜。
实施例8
一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜，其原料重量份数组成如下：
所述石墨烯为CVD法制备的平均粒径为5μm的石墨烯。
所述聚氧化乙烯的平均分子量为300000。
制备方法：以制备石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜为例对本实施例提供的一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜的制备方法阐述如下：
将1份聚氧化乙烯缓慢溶解在10份去离子水中，加热至50℃，待聚氧化乙烯溶解后加入93.5份磷酸铁锂、5份石墨烯、0.5份聚乙烯吡咯烷酮，球磨2h后得到混合物料，将混合物料均匀地涂覆在聚四氟乙烯板表面，形成薄膜，将涂有薄膜的聚四氟乙烯板置于烘箱中，烘箱的烘干温度为50℃，烘干时间为5h，烘干后得到的石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜。
实施例9
一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜，其原料重量份数组成如下：
所述石墨烯为CVD法制备的平均粒径为5μm的石墨烯。
所述聚氧化乙烯的平均分子量为300000。
制备方法：以制备石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜为例对本实施例提供的一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜的制备方法阐述如下：
将0.5份聚氧化乙烯缓慢溶解在50份去离子水中，加热至50℃，待聚氧化乙烯溶解后加入96份磷酸铁锂、3份石墨烯、0.5份聚乙烯吡咯烷酮，球磨2.5h后得到混合物料，将混合物料均匀地涂覆在聚四氟乙烯板表面，形成薄膜，将涂有薄膜的聚四氟乙烯板置于烘箱中，烘箱的烘干温度为55℃，烘干时间为8h，烘干后得到的石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜。
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜，其特征在于，其原料重量份数组成如下：
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜，其特征在于，其原料重量份数组成如下：
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜，其特征在于，所述活性材料为磷酸铁锂。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜，其特征在于，所述导电剂为石墨烯，所述石墨烯为CVD法制备的平均粒径为5μm的石墨烯。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜，其特征在于，所述粘结剂为聚氧化乙烯，所述聚氧化乙烯的平均分子量为100000-600000。
7.一种如权利要求1所述的石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜的制备方法，其特征在于，其步骤为：
将粘结剂缓慢溶解在去离子水中，加热至50℃，待粘结剂溶解后加入活性材料、导电剂、分散剂，球磨得到混合物料，将混合物料均匀地涂覆在聚四氟乙烯板表面，形成薄膜，将涂有薄膜的聚四氟乙烯板置于烘箱中，在适合的温度下进行烘干，烘干后得到的石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜。
8.根据权利要求7所述的一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜的制备方法，其特征在于，所述烘箱的烘干温度为50-60℃，烘干时间为5-10h。
9.根据权利要求7所述的一种石墨烯锂离子电池柔性正极薄膜的制备方法，其特征在于，所述去离子水和所述粘结剂的重量比为1:0.01-1:0.1。
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| 陈玉华: "《新清洁能源技术：化学和太阳能电池新技术》", 31 January 2019 * |
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Application publication date: 20190614 |
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