石墨烯涂层材料及制备方法、集流体、负极片和电池技术

本申请提供一种石墨烯涂层材料及制备方法、集流体、负极片和电池，石墨烯涂层材料包括石墨烯、纳米碳球、分散粘结剂、PH调节剂和去离子水，且石墨烯和纳米碳球形成纳米碳球柱撑石墨烯结构；在集流体的至少一个表面涂布所述石墨烯涂层材料，固化后形成石墨烯涂层，从而获得石墨烯涂层集流体，在所述石墨烯涂层集流体表面涂布负极浆料，固化后经辊压和分切获得负极片。所述石墨烯涂层能够有效的增加集流体与负极片活性材料层之间的粘结力，并降低负极片的电阻率，同时延长锂电池的寿命。同时延长锂电池的寿命。同时延长锂电池的寿命。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯涂层材料及制备方法、集流体、负极片和电池


[0001]本申请涉及电池涂层材料
，尤其是涉及石墨烯涂层材料及制备方法、集流体、负极片和电池。

技术介绍

[0002]锂二次电池具有高能量密度、长寿命、轻量化、低自放电率、无记忆效应等优点。它们具有更高的能量密度和功率密度，可为便携式电子设备、电动汽车、无人机、太阳能储能等领域提供更加持久和高效的电源。锂离子电池是一种通过锂离子在正、负极之间往返移动来储存和释放电能的二次电池，其工作原理是通过正极材料和负极材料之间的锂离子移动来完成电荷的储存和释放。负极集流体铜箔是电池中的关键部件之一，其作用是连接电池的负极，将电池产生的电能输出。
[0003]目前，工业生产中，仅通过简单的涂覆工艺将活性材料层与集流体结合，界面接触电阻较大，并且随着电池持续不断的充放电，活性材料层容易从集流体表面脱落，从而造成电池容量衰减。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种石墨烯涂层材料及制备方法、集流体、负极片和电池，本申请提供的石墨烯涂层材料中，石墨烯和纳米碳球形成纳米碳球柱撑石墨烯结构，在集流体的表面涂布所述石墨烯涂层材料，以获得石墨烯涂层集流体，由所述石墨烯涂层集流体制得的电池负极片具有导电性好、内部电阻低、粘结性好、能够有效延长锂电池寿命的特点。
[0005]为达到上述目的及其他相关目的，本申请提供一种石墨烯涂层材料，包括以下重量份原料：
[0006]石墨烯6～10份、纳米碳球2～3份、分散粘结剂6～15份、PH调节剂0.1～0.5份和去离子水72～86份；
[0007]其中，所述石墨烯为二维片状石墨烯，且所述石墨烯与所述纳米碳球形成纳米碳球柱撑石墨烯结构。
[0008]本申请提供一种前述实施方式所述的石墨烯涂层材料的制备方法，包括：
[0009]向石墨烯中加入纳米碳球，并添加分散粘结剂、PH调节剂和去离子水，以获取混合溶液，所述石墨烯为二维片状石墨烯；
[0010]将所述混合溶液进行分散，以获取分散液；
[0011]将所述分散液进行砂磨，使得所述石墨烯和所述纳米碳球形成纳米碳球柱撑石墨烯结构，以获取所述石墨烯涂层材料。
[0012]可选地，所述二维片状石墨烯为片状氧化石墨烯。
[0013]可选地，所述分散机的转速为2000～4000r/min，分散时间为20～60min。
[0014]可选地，所述砂磨机的砂磨介质为锆珠，所述砂磨介质的直径为0.3～1mm，砂磨时
间为30～90min。
[0015]可选地，所述纳米碳球由水热法制得，包括以下步骤：
[0016]将单糖溶于去离子水中，以获得单糖溶液，所述单糖的浓度为0.2～0.7mol/L；
[0017]将所述单糖溶液置于反应釜中反应2～5h，反应温度为150～200℃；
[0018]将反应后的单糖溶液进行离心，并收集下层产物；
[0019]将所述下层产物烘干，以获取所述纳米碳球，烘干温度为40～70℃。
[0020]可选地，所述分散粘结剂为聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐、聚苯乙烯磺酸盐、聚乙烯磺酸盐、聚乙烯磷酸盐的一种或几种的混合物，所述PH调节剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化钙或链烷醇胺的一种或几种的混合物。
[0021]本申请提供一种石墨烯涂层集流体，包括涂覆在集流体至少一个表面的由根据前述的石墨烯涂层材料形成的石墨烯涂层。
[0022]本申请提供一种电池负极片，包括负极活性材料涂层和前述实施方式的石墨烯涂层集流体。
[0023]本申请提供一种电池，包括前述实施方式的电池负极片。
[0024]本申请提供的石墨烯涂层材料及制备方法、集流体、负极片和电池，至少具有以下有益效果：
[0025]本申请提供的石墨烯涂层材料中，石墨烯和纳米碳球形成纳米碳球柱撑石墨烯结构，在集流体的表面涂布所述石墨烯涂层材料，固化后形成石墨烯涂层，从而获得石墨烯涂层集流体，在所述石墨烯涂层集流体表面涂布负极浆料，经辊压和分切后获得电池负极片。本申请提供的石墨烯涂层材料，纳米碳球嵌入石墨烯的层与层之间，有效的降低了电池负极片的电阻率，同时，在石墨烯中引入刚性碳纳米粒子对石墨烯膜进行柱撑，从而形成三维纳米结构，有效的增加了石墨烯涂层集流体与活性材料层之间的粘结力，并且石墨烯涂层能够将沉积的锂容纳于三维孔隙中，抑制了电池内枝晶的形成，从而有效的延长了锂电池的寿命。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。
[0027]图1显示为本申请实施例一提供的石墨烯涂层材料中的纳米碳球柱撑石墨烯结构的示意图。
[0028]图2显示为本申请实施例一提供的电池负极片的结构示意图。
[0029]附图标记列表：
[0030]11
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石墨烯涂层集流体
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111
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铜箔集流体
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石墨烯涂层
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12
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负极活性材料涂层
具体实施方式
[0032]为使本申请的技术目的、技术方案和技术效果更加清楚，下面将结合实施例对本
申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0033]因此，以下本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0034]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或|“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方案结合。
[0035]锂离子电池具有高能量密度和高功率密度的特点，能够为便携式电子设备、电动车、太阳能储能等领域提供持久和高效的能源。锂离子电池通过锂离子在正极、负极之间往返运动，实现电荷的存储和释放。负极集流体是电池的关键部件之一，用于连接电池的负极，将电池产生的电能输出。
[0036]工业生产中，仅通过简单的涂覆工艺将活性材料层与集流体结合，使得界面接触本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯涂层材料，其特征在于，包括以下重量份原料：石墨烯6～10份、纳米碳球2～3份、分散粘结剂6～15份、PH调节剂0.1～0.5份和去离子水72～86份；其中，所述石墨烯为二维片状石墨烯，且所述石墨烯与所述纳米碳球形成纳米碳球柱撑石墨烯结构。2.权利要求1所述的石墨烯涂层材料的制备方法，其特征在于，包括：向石墨烯中加入纳米碳球，并添加分散粘结剂、PH调节剂和去离子水，以获取混合溶液，所述石墨烯为二维片状石墨烯；将所述混合溶液进行分散，以获取分散液；将所述分散液进行砂磨，使得所述石墨烯和所述纳米碳球形成纳米碳球柱撑石墨烯结构，以获取所述石墨烯涂层材料。3.根据权利要求2所述的石墨烯涂层材料的制备方法，其特征在于，所述二维片状石墨烯为片状氧化石墨烯。4.根据权利要求2所述的石墨烯涂层材料的制备方法，其特征在于，所述分散机的转速为2000～4000r/min，分散时间为20～60min。5.根据权利要求2所述的石墨烯涂层材料的制备方法，其特征在于，所述砂磨机的砂磨介质为锆珠，所述砂磨介质的直径为0.3～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：施雅玲，曹文卓，闫昭，李婷，
申请(专利权)人：湖州南木纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：