CN114141983A - 一种含单层石墨烯的锂离子电池电极及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含单层石墨烯的锂离子电池电极及其制备方法，涉及锂离子电池技术领域。该含单层石墨烯的锂离子电池电极，包括基底和电极材料涂层，一种含单层石墨烯的锂离子电池电极制备方法，包括以下具体步骤：步骤一：首先称取一定质量的石墨烯材料放入表面活性剂溶液中进行超声分散，并将制得的石墨烯分散溶液作为导电剂备用；步骤二：称取质量电极材料：导电剂：黏结剂的质量比为8:1:1，并将三者进行充分研磨成电极浆料；步骤三：使用激光清洗机对基底上的污垢进行去除。通过使用激光清洗机将基底表面上的灰尘和污垢进行清理，有利于提高电极浆料与基底之间的黏结性能。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种含单层石墨烯的锂离子电池电极及其制备方法。
背景技术
锂离子电池作为一种高性能的二次绿色电池，具有高电压、高能量密度、低自放电率、使用温度范围宽、循环寿命长、环保、无记忆效应以及可以大电流充放电等优点。近年来，锂离子电池应用领域逐步从手机、数码相机等数码产品扩展至新能源汽车、电动工具、储能等新应用领域后，对锂离子电池性能要求更加严格，为使锂离子电池能满足新领域的应用需要，必须对锂离子电池存在的缺陷或不足进行改进。
申请人在申请本发明时，经过检索，发现中国专利公开了“一种基于石墨烯的锂离子电池电极及其制备方法”，其申请号为“CN201310521496.2”，该专利所制备的锂离子电池电极电子电导率高、锂离子扩散系数大，提高了锂离子电池电极整体均一性和批次一致性，极大地改善了锂离子电池的各项性能，且其制备工艺简单，很容易实现产业化及连续化生产，经过检索，发现了“一种基于石墨烯的功能铜箔及其制备方法”，其申请号为“CN201310521497.7”的专利所制备的功能铜箔消除了集流体在涂覆电池材料过程中出现的露箔现象，降低锂离子电池在使用过程中出现安全事故可能性，提高的锂离子电池整体安全性，并改善了锂离子电池电极的导电性和散热性能，且其制备方法简单，很容易实现产业化及连续化生产。
综上所述的两个专利解决的均是锂离子电池电极电子电导性能和连续化生产的问题，但是两个专利中的浆料均是直接涂覆在基底上的，没有对基底进行处理，如果基底上含有灰尘和污垢，容易影响浆料的黏结性能，而且两个专利中并没有对涂覆后的涂层进行测量，无法确定涂层厚度是否合格。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种含单层石墨烯的锂离子电池电极及其制备方法，解决了基底上的灰尘或污垢没有清理影响黏结性能以及涂层厚度没有测量无法判断是否合格的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种含单层石墨烯的锂离子电池电极，包括基底和电极材料涂层。
一种含单层石墨烯的锂离子电池电极制备方法，包括以下具体步骤：
步骤一：首先称取一定质量的石墨烯材料放入表面活性剂溶液中进行超声分散，并将制得的石墨烯分散溶液作为导电剂备用；
步骤二：称取质量电极材料：导电剂：黏结剂的质量比为8:1:1，并将三者进行充分研磨成电极浆料；
步骤三：使用激光清洗机对基底上的污垢进行去除；
步骤四：基底表面的污垢去除完成后，将步骤二中制得的电极浆料涂覆在基底上；
步骤五：电极浆料涂覆完成后，使用超声波涂层测厚仪对基底表面的电极浆料厚度进行检测，并将不合格的产品剔除；
步骤六：将步骤五中检测和的产品放入干燥机内进行干燥；
步骤七：使用真空泵将干燥机内的气体抽出，并且干燥机的内部设置有吸水棉，用于将电极浆料内烘干出来的水汽进行吸收；
步骤八：干燥机内的气体抽气后，在一定温度下烘干2-3小时得到锂离子电池电极；
步骤九：将制造完成的电池电极进行检测。
优选的，所述步骤一中的表面活性剂可以为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、木质素磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯叶咚烷酮中的一种或多种。
优选的，所述步骤二中的电极材料可以为尖晶石锰酸锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂、富锂锰基材料、钴酸锂、镍钴锰锂、镍钴铝锂、磷酸铁锂或他们的改性材料中的一种或多种，且其对应基体为铝箔、铝片等铝质基体；也可以是石墨、中间相碳微球、石墨烯、硬碳、软碳、氮化物、硅基材料、钛酸锂中的一种或多种，且其对应基体为铜箔、铜片等铜质基体。
优选的，所述步骤二中的黏结剂可以为改性聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸中的一种。
优选的，所述步骤五中基底表面的电极浆料厚度为400-500μm。
优选的，所述步骤八中的烘干温度为140-160摄氏度。
(三)有益效果
本发明提供了一种含单层石墨烯的锂离子电池电极及其制备方法。具备以下有益效果：
1、本发明，通过使用激光清洗机将基底表面上的灰尘和污垢进行清理，有利于提高电极浆料与基底之间的黏结性能。
2、本发明，通过使用超声波涂层测厚仪对基底表面的电极浆料厚度进行检测，进而判断基底上涂层的厚度是否符合生产标准，有效避免不合格的产品流入市场。
附图说明
图1为本发明所提出的一种含单层石墨烯的锂离子电池电极的结构示意图。
其中，1、基底；2、电极材料涂层。
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。
实施例：
如图1所示，本发明实施例提供一种含单层石墨烯的锂离子电池电极，包括基底1和电极材料涂层2。
一种含单层石墨烯的锂离子电池电极制备方法，包括以下具体步骤：
步骤一：首先称取一定质量的石墨烯材料放入表面活性剂溶液中进行超声分散，并将制得的石墨烯分散溶液作为导电剂备用，表面活性剂可以为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、木质素磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯叶咚烷酮中的一种或多种，表面活性剂一般是低分子量分散剂，表面活性剂分子具有改性作用，这里的作用是提高锂离子电池电极电子电导性能，表面活性剂与分散剂的作用相同；
步骤二：称取质量电极材料：导电剂：黏结剂的质量比为8:1:1，并将三者进行充分研磨成电极浆料，电极材料可以为尖晶石锰酸锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂、富锂锰基材料、钴酸锂、镍钴锰锂、镍钴铝锂、磷酸铁锂或他们的改性材料中的一种或多种，且其对应基体为铝箔、铝片等铝质基体；也可以是石墨、中间相碳微球、石墨烯、硬碳、软碳、氮化物、硅基材料、钛酸锂中的一种或多种，且其对应基体为铜箔、铜片等铜质基体，黏结剂可以为改性聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸中的一种；
步骤三：使用激光清洗机对基底上的污垢进行去除，避免灰尘或污垢吸附在基底上，影响电极浆料与基底上的黏结，有效避免电极浆料从基底上脱落的情况发生；
步骤四：基底表面的污垢去除完成后，将步骤二中制得的电极浆料涂覆在基底上；
步骤五：电极浆料涂覆完成后，使用超声波涂层测厚仪对基底表面的电极浆料厚度进行检测，并将不合格的产品剔除，避免不合格产品流落市场，基底表面的电极浆料厚度为400-500μm；
步骤六：将步骤五中检测和的产品放入干燥机内进行干燥；
步骤七：使用真空泵将干燥机内的气体抽出，避免空气中的气体在高温的条件下与电极浆料中的成分发生反应，影响电极性能，并且干燥机的内部设置有吸水棉，避免烘干出来的水气吸附在干燥机的内壁上，用于将电极浆料内烘干出来的水汽进行吸收；
步骤八：干燥机内的气体抽气后，在一定温度下烘干3小时得到锂离子电池电极，烘干温度为160摄氏度；
步骤九：将制造完成的电池电极进行检测。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种含单层石墨烯的锂离子电池电极，其特征在于：包括基底和电极材料涂层。
2.根据权利要求1所述的一种含单层石墨烯的锂离子电池电极制备方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
步骤一：首先称取一定质量的石墨烯材料放入表面活性剂溶液中进行超声分散，并将制得的石墨烯分散溶液作为导电剂备用；
步骤二：称取质量电极材料：导电剂：黏结剂的质量比为8:1:1，并将三者进行充分研磨成电极浆料；
步骤三：使用激光清洗机对基底上的污垢进行去除；
步骤四：基底表面的污垢去除完成后，将步骤二中制得的电极浆料涂覆在基底上；
步骤五：电极浆料涂覆完成后，使用超声波涂层测厚仪对基底表面的电极浆料厚度进行检测，并将不合格的产品剔除；
步骤六：将步骤五中检测和的产品放入干燥机内进行干燥；
步骤七：使用真空泵将干燥机内的气体抽出，并且干燥机的内部设置有吸水棉，用于将电极浆料内烘干出来的水汽进行吸收；
步骤八：干燥机内的气体抽气后，在一定温度下烘干2-3小时得到锂离子电池电极；
步骤九：将制造完成的电池电极进行检测。
3.根据权利要求2所述的一种含单层石墨烯的锂离子电池电极制备方法，其特征在于：所述步骤一中的表面活性剂可以为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、木质素磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯叶咚烷酮中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的一种含单层石墨烯的锂离子电池电极制备方法，其特征在于：所述步骤二中的电极材料可以为尖晶石锰酸锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂、富锂锰基材料、钴酸锂、镍钴锰锂、镍钴铝锂、磷酸铁锂或他们的改性材料中的一种或多种，且其对应基体为铝箔、铝片等铝质基体；也可以是石墨、中间相碳微球、石墨烯、硬碳、软碳、氮化物、硅基材料、钛酸锂中的一种或多种，且其对应基体为铜箔、铜片等铜质基体。
5.根据权利要求2所述的一种含单层石墨烯的锂离子电池电极制备方法，其特征在于：所述步骤二中的黏结剂可以为改性聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸中的一种。
6.根据权利要求2所述的一种含单层石墨烯的锂离子电池电极制备方法，其特征在于：所述步骤五中基底表面的电极浆料厚度为400-500μm。
7.根据权利要求2所述的一种含单层石墨烯的锂离子电池电极制备方法，其特征在于：所述步骤八中的烘干温度为140-160摄氏度。
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| CN114975883A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-08-30 | 安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院(芜湖) | 一种含单层石墨烯的锂离子电池电极及其制备方法 |
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