CN110718678A - 一种含有物理剥离石墨烯的电极极片及制备方法及应用 - Google Patents
一种含有物理剥离石墨烯的电极极片及制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110718678A CN110718678A CN201911000644.XA CN201911000644A CN110718678A CN 110718678 A CN110718678 A CN 110718678A CN 201911000644 A CN201911000644 A CN 201911000644A CN 110718678 A CN110718678 A CN 110718678A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- physically
- graphene
- electrode
- electrode plate
- slurry
- 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.)
- Pending
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 106
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 83
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 29
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 11
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 claims abstract description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 47
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 4
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 3
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims description 3
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims description 3
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 claims description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 235000010408 potassium alginate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000000737 potassium alginate Substances 0.000 claims description 2
- MZYRDLHIWXQJCQ-YZOKENDUSA-L potassium alginate Chemical compound [K+].[K+].O1[C@@H](C([O-])=O)[C@@H](OC)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](C([O-])=O)O[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O MZYRDLHIWXQJCQ-YZOKENDUSA-L 0.000 claims description 2
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 18
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical group CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing 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
- H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- 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
- H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- 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
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
-
- 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
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- 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
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/027—Negative electrodes
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明提供了一种含有物理剥离石墨烯的电极极片及其制备方法，包括以下步骤：S1、称取以下质量百分比的原料：90～95％的活性物质，2～5％的物理剥离石墨烯和2～5％的粘结剂，备用；其中，活性物质由石墨和钛酸锂按照4～9:1的质量比混合得到；S2、对石墨烯酸化处理；S3、将活性物质和酸化后的石墨烯完全浸没于有机溶剂中，然后进行喷雾干燥，得到混合粉末；S4、将混合粉末与粘结剂混合，研磨，加水继续研磨至均匀粘稠状，得到浆料；S5、将浆料均匀涂在铜箔中，干燥，得到含有物理剥离石墨烯的电极极片。本发明的制备方法原理简单，条件温和，易于操作，得到的电极极片应用于锂离子电池负极中倍率性能好，具有较高的现实意义。
Description
技术领域
本发明涉及化学化工技术领域，具体为一种含有物理剥离石墨烯的电极极片及制备方法及应用。
背景技术
传统的燃油车存在能耗高、污染大等问题，迫切需要向“纯电动”、“储能式”等清洁高效方式转变。为满足电动车市场需求，迫切需要发展高功率、大容量、长寿命、高安全和低成本的储能技术。动力型锂离子电池技术近年来取得了长足的进步，但在快充技术上的瓶颈仍影响它的大范围推广。动力型锂离子电池负极材料普遍存在功率密度低、倍率性能低等问题，严重限制了动力锂电池的快充，发展高倍率动力锂电池负极材料显得尤为关键。
石墨烯(Graphene)是由单层sp2杂化碳原子组成的六方蜂巢状二维结构物质，自2004年首次报道独立存在以来，在力学、热学、电学、光学等方面的优异性能，使之成为近年来化学、材料科学及物理学领域的研究热点。石墨烯中的每个碳原子都通过很强的δ键与靠近的三个碳原子相连接，这个很强的碳碳键使石墨烯具有很好的机械强度。同时，碳原子有四个价电子，这样石墨烯的每个碳原子都可以贡献出来一个未成键的价电子，与平面垂直的方向形成一个共轭离域的大π键，因此石墨烯具有优异的电子导电性。石墨烯还有以下特点：是一种没有能隙的半导体材料，载流子迁移率高，有可能替代硅成为集成电路的首选材料，良好的化学和热稳定性，优异的力学性能。石墨烯作为锂离子负极材料具有非常优异的电子导电性(电子迁移率15000cm2·V-1·S-1)和导热性(导热系数高达5300W·m-1·K-1)，前者保证了良好的电子传输通道，而后者确保了材料的稳定性；同时用于电极的石墨烯材料的二维尺寸可达纳米级别，使得锂离子在其中的迁移距离非常短，有助于提高电池的功率性能；高的理论比表面积(2600m2·g-1)，良好的机械性能。这些特点都使石墨烯成为锂离子电池负极材料的首先研究材料。但是石墨烯容易受到范德华力再重新堆积在一起，影响锂离子在石墨烯中的传输，进而导致石墨烯的倍率性能下降，所以设计一种包含石墨烯的高倍率性能的电极极片十分必要。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术的不足，提供一种含有物理剥离石墨烯的电极极片及制备方法及应用，通过将石墨与钛酸锂混合作为活性物质，以及将石墨烯作为导电物质，有效提高了浆料的导电性能，使得到的电极极片具有较高的倍率性能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种含有物理剥离石墨烯的电极极片的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取以下质量百分比的原料：90～95％的活性物质，2～5％的物理剥离石墨烯和2～5％的粘结剂，备用；
其中，活性物质由石墨和钛酸锂按照4～9:1的质量比混合得到；
S2、将S1称取的物理剥离石墨烯进行酸化处理；
S3、将S1称取的活性物质和S2酸化处理后的物理剥离石墨烯完全浸没于有机溶剂中，得到混合物，将混合物进行喷雾干燥处理，得到混合粉末；
S4、将S3得到的混合粉末与S1称取的粘结剂混合，并研磨0.5～1h，然后加入水，继续研磨至均匀粘稠状，得到浆料；
S5、将S4得到的浆料均匀涂在铜箔中，干燥，除去电极片中的水得到电极片，即为含有物理剥离石墨烯的电极极片。
优选的，所述S1中的粘结剂为聚酰亚胺、丙烯酸树脂溶液、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、海藻酸钠、海藻酸钾中的任意一种。
优选的，所述S1中的物理剥离石墨烯为单层。
优选的，所述S4中浆料的固含量为40～60％。
优选的，所述S5中浆料的涂层厚度为80～160μm。
优选的，所述S3中有机溶剂为乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种。
优选的，所述S2中酸化处理的具体过程为：将物理剥离石墨烯与强酸混合物按照0.5～1g：100mL的料液比混合，并于55～75℃回流1～1.5h，得到带有含氧官能团的石墨烯，水洗，过滤，对滤渣干燥得到酸化处理的物理剥离石墨烯。
进一步优选的，所述强酸混合物为质量分数为55～60％的浓硝酸和质量分数为85～90％的浓硫酸按照1～3:1的体积比的混合物。
本发明还保护通过上述制备方法制备得到的含有物理剥离石墨烯的电极极片。
本发明同时保护上述电极极片在锂离子电池负极中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过将物理剥离的石墨烯作为导电物质，有效提高了浆料的导电性，同时将物理剥离石墨烯进行了酸化处理和喷雾干燥处理，有效避免了石墨烯片层堆叠产生的团聚问题；另外将钛酸锂与石墨共同作为活性物质，有效提高了电池的倍率性能。
具体实施方式
下面通过具体实施方式例对本发明进行详细描述。本发明的范围并不受限于该具体实施方式。
实施例1
本实施例提供一种物理剥离石墨烯的电极极片，通过以下方法制得：
S1、称取以下质量百分比的原料：90％的活性物质，5％的物理剥离石墨烯和5％的粘结剂，备用；
其中，活性物质由石墨和钛酸锂按照4:1的质量比混合得到；粘结剂为聚酰亚胺；
S2、将S1称取的物理剥离石墨烯进行酸化处理，具体过程为：将物理剥离石墨烯与强酸混合物按照0.5g：100mL的料液比混合，并于55℃回流1.5h，得到带有含氧官能团的石墨烯，水洗，过滤，对滤渣干燥得到酸化处理的物理剥离石墨烯；
其中，强酸混合物为质量分数为55％的浓硝酸和质量分数为85％的浓硫酸按照1:1的体积比的混合物；
S3、将S1称取的活性物质和S2酸化处理后的物理剥离石墨烯完全浸没于乙醇中，得到混合物，将混合物进行喷雾干燥处理，得到混合粉末；
S4、将S3得到的混合粉末与S1称取的粘结剂混合，并研磨0.5h，然后加入水，继续研磨至均匀粘稠状，得到固含量为40％的浆料；
S5、将S4得到的浆料均匀涂在铜箔中，涂层厚度为80μm，干燥，除去电极片中的水得到电极片，即为含有物理剥离石墨烯的电极极片。。
实施例2
本实施例提供一种物理剥离石墨烯的电极极片，通过以下方法制得：
S1、称取以下质量百分比的原料：95％的活性物质，3％的物理剥离石墨烯和2％的粘结剂，备用；
其中，活性物质由石墨和钛酸锂按照4:1的质量比混合得到；粘结剂为海藻酸钠；
S2、将S1称取的物理剥离石墨烯进行酸化处理，具体过程为：将物理剥离石墨烯与强酸混合物按照1g：100mL的料液比混合，并于75℃回流1h，得到带有含氧官能团的石墨烯，水洗，过滤，对滤渣干燥得到酸化处理的物理剥离石墨烯；
其中，强酸混合物为质量分数为60％的浓硝酸和质量分数为90％的浓硫酸按照3:1的体积比的混合物；
S3、将S1称取的活性物质和S2酸化处理后的物理剥离石墨烯完全浸没于N-甲基吡咯烷酮中，得到混合物，将混合物进行喷雾干燥处理，得到混合粉末；
S4、将S3得到的混合粉末与S1称取的粘结剂混合，并研磨1h，然后加入水，继续研磨至均匀粘稠状，得到固含量为60％的浆料；
S5、将S4得到的浆料均匀涂在铜箔中，涂层厚度为160μm，干燥，除去电极片中的水得到电极片，即为含有物理剥离石墨烯的电极极片。
实施例3
本实施例提供一种物理剥离石墨烯的电极极片，通过以下方法制得：
S1、称取以下质量百分比的原料：93％的活性物质，4％的物理剥离石墨烯和3％的粘结剂，备用；
其中，活性物质由石墨和钛酸锂按照7:1的质量比混合得到；粘结剂为聚偏氟乙烯；
S2、将S1称取的物理剥离石墨烯进行酸化处理，具体过程为：将物理剥离石墨烯与强酸混合物按照0.75g：100mL的料液比混合，并于65℃回流1.5h，得到带有含氧官能团的石墨烯，水洗，过滤，对滤渣干燥得到酸化处理的物理剥离石墨烯；
其中，强酸混合物为质量分数为57％的浓硝酸和质量分数为87％的浓硫酸按照2:1的体积比的混合物；
S3、将S1称取的活性物质和S2酸化处理后的物理剥离石墨烯完全浸没于N,N-二甲基甲酰胺中，得到混合物，将混合物进行喷雾干燥处理，得到混合粉末；
S4、将S3得到的混合粉末与S1称取的粘结剂混合，并研磨1h，然后加入水，继续研磨至均匀粘稠状，得到固含量为50％的浆料；
S5、将S4得到的浆料均匀涂在铜箔中，涂层厚度为120μm，干燥，除去电极片中的水得到电极片，即为含有物理剥离石墨烯的电极极片。
实施例4
与实施例1的制备过程相同，不同的是活性物质中石墨和钛酸锂的质量比为5:1。
实施例5
与实施例1的制备过程相同，不同的是活性物质中石墨和钛酸锂的质量比为6:1。
实施例6
与实施例1的制备过程相同，不同的是活性物质中石墨和钛酸锂的质量比为7:1。
实施例7
与实施例1的制备过程相同，不同的是活性物质中石墨和钛酸锂的质量比为8:1。
实施例8
与实施例1的制备过程相同，不同的是活性物质中石墨和钛酸锂的质量比为9:1。
实施例9
与实施例1的制备过程相同，不同的是S4中浆料的固含量为50％。
实施例10
与实施例1的制备过程相同，不同的是S4中浆料的固含量为60％。
实施例11
与实施例1的制备过程相同，不同的是S5中浆料的涂层厚度为120μm。
实施例12
与实施例1的制备过程相同，不同的是S5中浆料的涂层厚度为160μm。
实施例13
与实施例2的制备过程相同，不同的是活性物质中石墨和钛酸锂的质量比为5:1。
实施例14
与实施例2的制备过程相同，不同的是活性物质中石墨和钛酸锂的质量比为6:1。
实施例15
与实施例2的制备过程相同，不同的是活性物质中石墨和钛酸锂的质量比为4:1。
实施例16
与实施例2的制备过程相同，不同的是活性物质中石墨和钛酸锂的质量比为8:1。
实施例17
与实施例2的制备过程相同，不同的是活性物质中石墨和钛酸锂的质量比为9:1。
实施例18
与实施例2的制备过程相同，不同的是S4中浆料的固含量为40％。
实施例19
与实施例2的制备过程相同，不同的是S4中浆料的固含量为50％。
实施例20
与实施例2的制备过程相同，不同的是S5中浆料的涂层厚度为120μm。
实施例21
与实施例2的制备过程相同，不同的是S5中浆料的涂层厚度为80μm。
实施例22
与实施例3的制备过程相同，不同的是活性物质中石墨和钛酸锂的质量比为5:1。
实施例23
与实施例3的制备过程相同，不同的是活性物质中石墨和钛酸锂的质量比为6:1。
实施例24
与实施例3的制备过程相同，不同的是活性物质中石墨和钛酸锂的质量比为7:1。
实施例25
与实施例3的制备过程相同，不同的是活性物质中石墨和钛酸锂的质量比为8:1。
实施例26
与实施例3的制备过程相同，不同的是活性物质中石墨和钛酸锂的质量比为9:1。
实施例27
与实施例3的制备过程相同，不同的是S4中浆料的固含量为40％。
实施例28
与实施例3的制备过程相同，不同的是S4中浆料的固含量为60％。
实施例29
与实施例3的制备过程相同，不同的是S5中浆料的涂层厚度为80μm。
实施例30
与实施例3的制备过程相同，不同的是S5中浆料的涂层厚度为160μm。
对比例1
与实施例3的制备过程相同，不同的是S3中混合物不进行喷雾干燥。
对比例2
与实施例3的制备过程相同，不同的是原料配比为95％的活性物质和5％的粘结剂，即不添加物理剥离石墨烯。
对比例3
与实施例3的制备过程相同，不同的是活性物质完全是钛酸锂。
对比例4
与实施例3的制备过程相同，不同的是活性物质完全是石墨。
对比例5
与实施例3的制备过程相同，不同的是不进行S2中物理剥离石墨烯的酸化处理。
本发明实施例1～实施例30所提供的含有物理剥离石墨烯的电极极片均具有较好的性能，我们以实施例3的样品为例，与对比例1～对比例5得到的电极极片进行对比。
我们分别采用实施例3以及对比例1～对比例5的电极极片为负极，进行电池组装，电池组装过程是在密闭氩气氛围的手套箱中进行的，操作时手套箱内氧含量和水含量均控制在5ppm以下。
按照2025正极壳、含物理剥离石墨烯的负极电极片、聚丙烯膈膜、锂片、不锈钢垫片、弹簧片、2025负极壳自下而上的顺序依次放好，滴加电解液(六氟磷酸锂)，封口、组装成2025型扣式电池，活化24h。
对上述得到的扣式电池分别进行电化学测试，测试结果如表1。
表1实施例3以及对比例1～对比例5的电极极片制成的扣式电池的电化学测试结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种含有物理剥离石墨烯的电极极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、称取以下质量百分比的原料：90～95％的活性物质，2～5％的物理剥离石墨烯和2～5％的粘结剂，备用；
其中，活性物质由石墨和钛酸锂按照4～9:1的质量比混合得到；
S2、将S1称取的物理剥离石墨烯进行酸化处理；
S3、将S1称取的活性物质和S2酸化处理后的物理剥离石墨烯完全浸没于有机溶剂中，得到混合物，将混合物进行喷雾干燥处理，得到混合粉末；
S4、将S3得到的混合粉末与S1称取的粘结剂混合，并研磨0.5～1h，然后加入水，继续研磨至均匀粘稠状，得到浆料；
S5、将S4得到的浆料均匀涂在铜箔中，干燥，除去电极片中的水得到电极片，即为含有物理剥离石墨烯的电极极片。
2.根据权利要求1所述的一种含有物理剥离石墨烯的电极极片的制备方法，其特征在于，所述S1中的粘结剂为聚酰亚胺、丙烯酸树脂溶液、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、海藻酸钠、海藻酸钾中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种含有物理剥离石墨烯的电极极片的制备方法，其特征在于，所述S1中的物理剥离石墨烯为单层。
4.根据权利要求1所述的一种含有物理剥离石墨烯的电极极片的制备方法，其特征在于，所述S4中浆料的固含量为40～60％。
5.根据权利要求1所述的一种含有物理剥离石墨烯的电极极片的制备方法，其特征在于，所述S5中浆料的涂层厚度为80～160μm。
6.根据权利要求1所述的一种含有物理剥离石墨烯的电极极片的制备方法，其特征在于，所述S3中有机溶剂为乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种含有物理剥离石墨烯的电极极片的制备方法，其特征在于，所述S2中酸化处理的具体过程为：将物理剥离石墨烯与强酸混合物按照0.5～1g：100mL的料液比混合，并于55～75℃回流1～1.5h，得到带有含氧官能团的石墨烯，水洗，过滤，对滤渣干燥得到酸化处理的物理剥离石墨烯。
8.根据权利要求7所述的一种含有物理剥离石墨烯的电极极片的制备方法，其特征在于，所述强酸混合物为质量分数为55～60％的浓硝酸和质量分数为85～90％的浓硫酸按照1～3:1的体积比的混合物。
9.根据权利要求1～8任一项所述的一种含有物理剥离石墨烯的电极极片的制备方法制备得到的电极极片。
10.根据权利要求9所述的一种含有物理剥离石墨烯的电极极片的应用，其特征在于，所述电极极片在锂离子电池负极中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911000644.XA CN110718678A (zh) | 2019-10-21 | 2019-10-21 | 一种含有物理剥离石墨烯的电极极片及制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911000644.XA CN110718678A (zh) | 2019-10-21 | 2019-10-21 | 一种含有物理剥离石墨烯的电极极片及制备方法及应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110718678A true CN110718678A (zh) | 2020-01-21 |
Family
ID=69212965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911000644.XA Pending CN110718678A (zh) | 2019-10-21 | 2019-10-21 | 一种含有物理剥离石墨烯的电极极片及制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110718678A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113527673A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-10-22 | 安徽理工大学 | 一种氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备方法及其应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101752560A (zh) * | 2010-01-13 | 2010-06-23 | 北京大学 | 钛酸锂-碳复合纳米材料及其制备方法与应用 |
| CN102569750A (zh) * | 2012-03-21 | 2012-07-11 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 锂离子电池负极复合材料及其制备方法 |
| CN103022459A (zh) * | 2012-11-27 | 2013-04-03 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种石墨烯/钛酸锂复合负极材料的制备方法 |
| US20150270554A1 (en) * | 2012-10-22 | 2015-09-24 | Sei Corporation | Method of producing electrode material for lithium-ion secondary battery and lithium-ion battery using such electrode material |
| CN106450326A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-02-22 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种高分散石墨烯导电粉及其在锂电池的应用 |
-
2019
- 2019-10-21 CN CN201911000644.XA patent/CN110718678A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101752560A (zh) * | 2010-01-13 | 2010-06-23 | 北京大学 | 钛酸锂-碳复合纳米材料及其制备方法与应用 |
| CN102569750A (zh) * | 2012-03-21 | 2012-07-11 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 锂离子电池负极复合材料及其制备方法 |
| US20150270554A1 (en) * | 2012-10-22 | 2015-09-24 | Sei Corporation | Method of producing electrode material for lithium-ion secondary battery and lithium-ion battery using such electrode material |
| CN103022459A (zh) * | 2012-11-27 | 2013-04-03 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种石墨烯/钛酸锂复合负极材料的制备方法 |
| CN106450326A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-02-22 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种高分散石墨烯导电粉及其在锂电池的应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 叶长福 等: "固体含量对共沉淀法制备三元材料的影响", 《电源技术》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113527673A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-10-22 | 安徽理工大学 | 一种氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备方法及其应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kobayashi et al. | All solid-state battery with sulfur electrode and thio-LISICON electrolyte | |
| CN105742635B (zh) | 一种二氧化锡/石墨烯/碳复合材料及其制备方法 | |
| CN104934602A (zh) | 一种二硫化钼/碳复合材料及其制备方法 | |
| CN102983317A (zh) | 硅基复合材料及其制备方法、硅碳复合材料、锂离子电池 | |
| CN110323440A (zh) | 一种石墨烯/碳-硅纳米复合负极材料的制备方法 | |
| CN108400298B (zh) | 一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法及其应用 | |
| Yuan et al. | Sepiolite/CNT/S@ PANI composite with stable network structure for high performance lithium sulfur batteries | |
| CN112707382A (zh) | 一种氮、硫掺杂多孔空心碳球的制备方法及应用 | |
| CN106992301A (zh) | 一种氮掺杂石墨烯导电剂及其制备方法、包含该导电剂的锂离子电池 | |
| CN114497508A (zh) | 一种功率型人造石墨复合材料及其制备方法 | |
| CN103746094A (zh) | C-LiFePO4/PTPAn复合材料、其应用以及由其制备的锂电池 | |
| CN107959017A (zh) | 一种石墨烯/氧化锌包覆实心碳球锂离子电池负极材料及其制备方法 | |
| CN108808005B (zh) | 利用煅烧一种混合物制备锂电池负极添加剂并制备负极的方法 | |
| CN111115618A (zh) | 一种石墨烯/碳/氧化锡纳米复合材料及其制备方法和应用 | |
| Liu et al. | Is there a demand of conducting agent of acetylene black for graphene-wrapped natural spherical graphite as anode material for lithium-ion batteries? | |
| Anothumakkool et al. | Interest of molecular functionalization for electrochemical storage | |
| CN113782718A (zh) | 一种高电压锂离子电池材料、锂离子电池及其制备方法 | |
| CN110718678A (zh) | 一种含有物理剥离石墨烯的电极极片及制备方法及应用 | |
| CN109698333B (zh) | 一种锂-硫电池正极材料及其制备方法和应用 | |
| CN104124435A (zh) | 多边缘MoS2纳米片/石墨烯电化学贮钠复合电极及制备方法 | |
| CN111564609A (zh) | 一种复合纳米材料的电化学储锂电极及其制备方法 | |
| CN116666618A (zh) | 一种MnO@Sn@C纳米复合材料的制备方法及应用 | |
| CN116779842B (zh) | 一种磷酸铁锂正极活性材料及其制备方法、正极极片及锂离子电池 | |
| CN103928684A (zh) | 改性锂离子电池石墨负极材料及其制备方法 | |
| CN107959016A (zh) | 石墨烯/氧化锌包覆实心碳球锂离子负极电极片及其扣式锂离子电池制备方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200121 |