钛酸锂复合负极极片及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种钛酸锂复合负极极片及其制备方法，该钛酸锂复合负极极片包括负极集流体以及涂覆于所述负极集流体表面的石墨烯/聚苯胺层与钛酸锂层，且所述石墨烯/聚苯胺层位于所述钛酸锂层与所述负极集流体之间；该钛酸锂复合负极极片制备方法首先将含有石墨烯和苯胺的浆液E涂覆于负极集流体表面并在干燥后形成包含了石墨烯/聚苯胺层的基底，然后将含有钛酸锂的浆液F涂覆于基底表面并在干燥后形成包含了钛酸锂层与所述石墨烯/聚苯胺层的负极极片。

【技术实现步骤摘要】
钛酸锂复合负极极片及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种钛酸锂复合负极极片及其制备方法。
技术介绍
相较于碳负极锂离子电池，碳酸锂负极锂离子电池在温度适应性、使用寿命及安全性能方面都有大幅的提升，然而，常规的钛酸锂负极极片上钛酸锂层直接与负极集流体接触，接触不够充分，接触内阻较大，电子传递速度较小，导致钛酸锂克容量发挥不充分，电池的能量密度较低；此外，在大倍率工作下温升较大，会促进电解液分解产生胀气，从而影响电池的倍率性能、循环性能和安全性能，并且热量在极片附近局部聚集增加了电池的着火机率。为了提升钛酸锂负极锂离子电池的倍率性能、循环性能及安全性能，促进其商业化应用，应尽量提高碳酸锂负极的克容量发挥。
技术实现思路
本专利技术提出一种能够改善锂离子电池倍率性能、循环性能及安全性能的钛酸锂复合负极极片及其制备方法。本专利技术提供一种钛酸锂复合负极极片，包括负极集流体以及涂覆于所述负极集流体表面的石墨烯/聚苯胺层与钛酸锂层，且所述石墨烯/聚苯胺层位于所述钛酸锂层与所述负极集流体之间。在一个优选实施方式中，所述石墨烯/聚苯胺层的厚度为2-10μm；所述钛酸锂层的厚度为80-200μm。本专利技术还提供一种钛酸锂复合负极极片制备方法，包括以下步骤：1)采用苯胺与HCl配置混合溶液A且所述混合溶液A中苯胺与HCl的浓度分别为0.2-0.5mol/L、0.5-1mol/L；采用石墨烯配置溶质质量分数为1-4％的石墨烯悬浮液；采用过硫酸铵配置浓度为0.1-0.25mol/L的过硫酸铵溶液；2)将等体积的所述混合溶液A与所述石墨烯悬浮液超声混合一段时间后放置于冰水浴中冷却，获得混合溶液B；3)将等体积的所述混合溶液B与所述过硫酸铵溶液混合反应一段时间后过滤得到过滤物，对所述过滤物进行洗涤、干燥后得到复合产物；4)将步骤3)得到的所述复合产物与粘结剂按照(88-97)：(3-12)的质量比分散于甲醇中形成浆液E，将所述浆液E涂覆于负极集流体表面干燥后形成包含了石墨烯/聚苯胺层的基底；5)将钛酸锂、导电剂及粘结剂按照(90-94.5)：(3.5-4)：(2-6)的质量比分散于N-甲基吡咯烷酮中形成浆液F，将所述浆液F涂覆于所述基底表面干燥后形成包含了钛酸锂层与所述石墨烯/聚苯胺层的负极极片。在一个优选实施方式中，步骤2)中，所述混合溶液A与所述石墨烯悬浮液超声混合10-60min，然后在冰水浴中冷却2-5min。在一个优选实施方式中，步骤3)中，所述混合溶液B与所述过硫酸铵溶液混合并在0-4℃的温度下反应2-6h。在一个优选实施方式中，步骤3)中，采用蒸馏水和甲醇对所述过滤物进行洗涤；所述过滤物洗涤后放入70-90℃的温度下真空干燥8-15h得到所述复合产物。在一个优选实施方式中，步骤4)中，所述浆液E涂覆于所述负极集流体表面并在70-90℃的温度下干燥，即可形成包含了所述石墨烯/聚苯胺层的所述基底。在一个优选实施方式中，所述基底中所述石墨烯/聚苯胺层的厚度为2-10μm。在一个优选实施方式中，步骤5)中，所述浆液F涂覆于所述基底表面并在100-120℃的温度下干燥，即可形成包含了所述钛酸锂层与所述石墨烯/聚苯胺层的所述负极极片。在一个优选实施方式中，所述钛酸锂层的厚度为80-200μm。本专利技术提供的钛酸锂复合负极极片在负极集流体与钛酸锂层之间增加了石墨烯/聚苯胺层，增加了接触面积，降低了接触内阻，提高了导电性能，采用该钛酸锂复合负极极片装配的锂离子电池的充电恒流比较高、温升较低、大倍率循环性能得到了改善。石墨烯具有高导电性、高比表面积及较好的氧化还原活性，表现出材料活性，锂离子可以嵌入和脱出导电聚合物，从而提高负极的容量发挥。聚苯胺具有良好氧化还原性能，锂离子可以在其中脱嵌，同样可以提高负极的克容量发挥。本专利技术提供的钛酸锂复合负极极片制备方法采用原位聚合法以石墨烯为骨架使苯胺在其上成核，获得表面均匀覆盖有聚苯胺颗粒的石墨烯复合材料并制成浆液，在钛酸锂涂覆于负极集流体之前涂覆于负极集流体上，得到的负极极片能够改善锂离子电池的倍率性能、循环性能及安全性能。【附图说明】图1为本专利技术提供的钛酸锂复合负极极片制备方法的流程示意图。【具体实施方式】为了使专利技术的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本专利技术，并不是为了限定本专利技术。本专利技术提供一种钛酸锂复合负极极片，包括负极集流体以及涂覆于所述负极集流体表面的石墨烯/聚苯胺层与钛酸锂层，且所述石墨烯/聚苯胺层位于所述钛酸锂层与所述负极集流体之间。其中，所述石墨烯/聚苯胺层的厚度为2-10μm；所述钛酸锂层的厚度为80-200μm。本专利技术还提供一种钛酸锂复合负极极片制备方法，包括以下步骤：1)采用苯胺与HCl配置混合溶液A且所述混合溶液A中苯胺与HCl的浓度分别为0.2-0.5mol/L、0.5-1mol/L；采用石墨烯配置溶质质量分数为1-4％的石墨烯悬浮液；采用过硫酸铵配置浓度为0.1-0.25mol/L的过硫酸铵溶液；2)将等体积的所述混合溶液A与所述石墨烯悬浮液超声混合一段时间后放置于冰水浴中冷却，获得混合溶液B；3)将等体积的所述混合溶液B与所述过硫酸铵溶液混合反应一段时间后过滤得到过滤物，对所述过滤物进行洗涤、干燥后得到复合产物；4)将步骤3)得到的所述复合产物与粘结剂按照(88-97)：(3-12)的质量比分散于甲醇中形成浆液E，将所述浆液E涂覆于负极集流体表面干燥后形成包含了石墨烯/聚苯胺层的基底；5)将钛酸锂、导电剂及粘结剂按照(90-94.5)：(3.5-4)：(2-6)的质量比分散于N-甲基吡咯烷酮中形成浆液F，将所述浆液F涂覆于所述基底表面干燥后形成包含了钛酸锂层与所述石墨烯/聚苯胺层的负极极片。具体的，步骤2)中，所述混合溶液A与所述石墨烯悬浮液超声混合10-60min，然后在2℃左右的冰水浴中冷却2-5min。步骤3)中，所述混合溶液B与所述过硫酸铵溶液混合并在0-4℃的温度下反应2-6h；采用蒸馏水和甲醇对所述过滤物进行洗涤；所述过滤物洗涤后放入70-90℃的温度下真空干燥8-15h得到所述复合产物。步骤4)中，所述浆液E涂覆于所述负极集流体表面并在70-90℃的温度下干燥，即可形成包含了所述石墨烯/聚苯胺层的所述基底。所述基底中所述石墨烯/聚苯胺层的厚度为2-10μm。步骤5)中，所述浆液F涂覆于所述基底表面并在100-120℃的温度下干燥，即可形成包含了所述钛酸锂层与所述石墨烯/聚苯胺层的所述负极极片。所述钛酸锂层的厚度为80-200μm。优选的，所述粘结剂选用聚偏氟乙烯或者海藻酸钠。所述导电剂选用SP和KS6。实施例1采用苯胺与HCl配置混合溶液A且所述混合溶液A中苯胺与HCl的浓度分别为0.5mol/L、1mol/L；采用石墨烯配置溶质质量分数为4％的石墨烯悬浮液；采用过硫酸铵配置浓度为0.25mol/L的过硫酸铵溶液。首先将等体积的所述混合溶液A与所述石墨烯悬浮液超声混合60min后放置于2℃左右的冰水浴中冷却3min，获得混合溶液B。然后将等体积的所述混合溶液B与所述过硫酸铵溶液在0-4℃的温度条件下反应6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛酸锂复合负极极片，其特征在于：包括负极集流体以及涂覆于所述负极集流体表面的石墨烯/聚苯胺层与钛酸锂层，且所述石墨烯/聚苯胺层位于所述钛酸锂层与所述负极集流体之间。

【技术特征摘要】
1.一种钛酸锂复合负极极片，其特征在于：包括负极集流体以及涂覆于所述负极集流体表面的石墨烯/聚苯胺层与钛酸锂层，且所述石墨烯/聚苯胺层位于所述钛酸锂层与所述负极集流体之间。2.如权利要求1所述的钛酸锂复合负极极片，其特征在于：所述石墨烯/聚苯胺层的厚度为2-10μm；所述钛酸锂层的厚度为80-200μm。3.一种钛酸锂复合负极极片制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)采用苯胺与HCl配置混合溶液A且所述混合溶液A中苯胺与HCl的浓度分别为0.2-0.5mol/L、0.5-1mol/L；采用石墨烯配置溶质质量分数为1-4％的石墨烯悬浮液；采用过硫酸铵配置浓度为0.1-0.25mol/L的过硫酸铵溶液；2)将等体积的所述混合溶液A与所述石墨烯悬浮液超声混合一段时间后放置于冰水浴中冷却，获得混合溶液B；3)将等体积的所述混合溶液B与所述过硫酸铵溶液混合反应一段时间后过滤得到过滤物，对所述过滤物进行洗涤、干燥后得到复合产物；4)将步骤3)得到的所述复合产物与粘结剂按照(88-97)：(3-12)的质量比分散于甲醇中形成浆液E，将所述浆液E涂覆于负极集流体表面干燥后形成包含了石墨烯/聚苯胺层的基底；5)将钛酸锂、导电剂及粘结剂按照(90-94.5)：(3.5-4)：(2-6)的质量比分散于N-甲基吡咯烷酮中形成浆液F，将所述浆液F涂覆于所述基底表...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟莎莎，
申请(专利权)人：深圳市沃特玛电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44