【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池领域，分类号为h01m4/13，具体的，涉及一种磷酸铁锂石墨烯复合正极富锂涂层制备方法及其应用。
技术介绍
1、目前锂离子电池正极片一般是由正极活性物质、导电剂和粘结剂构成，为了增强电极的导电性通常需要提高导电剂的用量，但是正极活性物质的含量会相应降低，导致能量密度下降，此外，导电剂的用量越多，粘结剂的用量也相应增加，但是会使得电池的内阻明显变大，能量密度显著降低，成为了制约锂离子电池向高电压、高能量密度发展的重要因素。
2、此外，目前常用的底涂层为碳黑导电剂，常规涂层的箔材在三元体系上未发挥出特别的性能，目前为了提升材料的循环性能，补锂剂等提升材料循环能力。目前公认的且技术成熟的富含锂离子的材料是磷酸铁锂，但是该材料用在涂层上又有一定的缺点：较低的电子导电率和离子扩散系数，限制了磷酸铁锂(lifep04)材料的广泛使用。改善lifep04材料导电性能的方法主要是碳包覆、金属离子掺杂和颗粒纳米化等，尤其是碳包覆。不同的碳包覆原料和工艺，会生成不同结构的碳材料，产生不同的改性效果。石墨烯是具有sp2杂化轨道的二维碳原子晶体，不仅具有电学性能优良、质量轻、导热性好和比表而积大的特点，还具有量子霍尔效应等性能，可在一定程度上提高lifep04材料的电子导电性。
3、中国专利cn109244364b公开了一种补锂正极极片及其制备方法，主要通过将锂粉用金属氧化物陶瓷、无机盐或者金属氮化物包裹，能够防止电池在使用过程中锂枝晶的产生，但并未解决磷酸铁锂材料电子导电率较低的问题。
4、
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术的第一个方面提供了一种磷酸铁锂石墨烯复合正极富锂涂层，所述涂层的制备原料包括：粘结剂、导电剂、磷酸铁锂复合材料和水。
2、优选的，所述导电剂包括导电碳、碳纳米管、活性炭、科琴黑、乙炔黑、碳纤维、中间碳微球、导电石墨中的至少一种。
3、进一步优选的，所述导电剂为导电石墨。
4、优选的，所述导电剂的比表面积为15-25m2/g。
5、进一步优选的，所述导电剂的比表面积为18-22m2/g。
6、进一步优选的，所述导电剂的比表面积为20m2/g。
7、优选的，所述粘结剂包括聚偏氟烯烃、聚偏氯烯烃、聚烯烃、聚丙酸酯类树脂、环氧树脂、聚氨酯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯腈多元共聚物中的至少一种。
8、优选的，所述粘结剂为聚偏氟烯烃。
9、进一步优选的，所述粘结剂为聚偏氟乙烯。
10、进一步优选的，所述粘结剂为丙烯酸酯改性聚偏氟乙烯。
11、优选的，所述粘结剂的相对分子质量为105-130万。
12、进一步优选的，所述粘结剂的相对分子质量为105-120万。
13、进一步优选的，所述粘结剂的相对分子质量为110万。
14、优选的，所述磷酸铁锂复合材料的制备原料包括聚乙二醇、石墨烯导电浆料、磷酸铁、碳酸锂和双氧水。
15、优选的，所述磷酸铁、碳酸锂、聚乙二醇、石墨烯导电浆料和双氧水之间的质量比为100：25.5：(10-13)：(3-10)：2。
16、进一步优选的，所述磷酸铁、碳酸锂、聚乙二醇、石墨烯导电浆料和双氧水之间的质量比为100：25.5：(10-11)：(7-10)。
17、进一步优选的，所述磷酸铁、碳酸锂、聚乙二醇、石墨烯导电浆料和双氧水之间的质量比为100：25.5：10.3：8.4。
18、优选的，所述聚乙二醇的相对分子质量为500-800。
19、进一步优选的，所述聚乙二醇的相对分子质量为500-700。
20、进一步优选的，所述聚乙二醇的相对分子质量为600。
21、本专利技术第二方面提供了一种磷酸铁锂石墨烯复合正极富锂涂层的制备方法，包括步骤如下：
22、(1)在温度为70-90℃的条件下，将粘结剂加入水中搅拌后得到第一溶液，所述粘结剂与水的质量比为(1.5-3)：10；
23、(2)将磷酸铁锂复合材料加入第一溶液中搅拌1-2h后得到第二溶液；
24、(3)加入10-15％的导电剂于第二溶液中搅拌2-5h得到预磨浆料，将预磨浆料放入砂磨机中砂磨60-90min后得到底涂浆料，将底涂浆料研磨后，再喷涂于厚度为70-150μm的铝箔上，在铝箔双面进行喷涂，单面涂层的厚度为2-10μm，干燥后即得涂层。
25、本专利技术还提供了一种磷酸铁锂复合材料的制备方法，包括步骤如下：(1)首先将5-7％石墨烯和羧甲基纤维素0.8-1％混合后添加水至100％，搅拌后得到石墨烯导电浆料；(2)按质量比将聚乙二醇、石墨烯导电浆料、磷酸铁、碳酸锂和双氧水混合后加入加热磁力搅拌器，控制温度为30-50℃，反应2-5h，再将其转移至高温反应釜中，在温度为400-700℃下，压力为15-25mpa下反应10-12h后得到磷酸铁锂溶液，之后过滤烘干，在500-723℃下烧结4-6h后即得。
26、现有技术中，磷酸铁锂材料的安全性能较好，但其导电性及其锂离子扩散速率较低，所以本申请人加入聚乙二醇作为磷酸铁的表面活性剂，限定其分子量为500-800，发现能够使得所制备出来的磷酸铁锂/石墨烯复合材料的颗粒更小且更薄，进而使得li离子迁移速率加快，但纳米化会导致磷酸铁锂材料的振实密度降低，所以本申请人通过限定聚乙二醇、石墨烯导电浆料、磷酸铁、碳酸锂和双氧水之间的质量比为100：25.5：(10-11)：(7-10)，能够解决该问题，并且能够显著提高锂电池的循环性能，主要是由于此时磷酸铁锂/石墨烯复合材料的振实密度适中，能够形成了一种无定型碳的乱层结构能够增大了锂离子的扩散速度，提高了锂电池循环性能，增大电池的放电容量，减小内阻，减小极化损失。
27、本申请采用导电石墨的比表面积为20m2/g，其比表面积较小，能够减少粘结剂的损耗，但无法较好的吸附在正极片表面，容易脱落，所以采用丙烯酸酯改性聚偏氟乙烯作为粘结剂，不仅解决由于导电石墨比表面积较小容易脱落的问题，还提高与铝箔之间的结合力，主要是由于丙烯酸酯基团中含有羧基，能够和铝箔形成化学键，结合力更强，同时限定其分子量为100-150万，能够增强粘结性能，同时降低粘接剂的含量，增大能量密度。
28、有益效果：本专利技术所制备的磷酸铁锂石墨烯复合正极富锂底涂层，通过优化磷酸铁锂复合材料各个成分的配比优化以及参数优化，解决了现有技术中磷酸铁锂材料具有较低的导电率和锂离子扩散系数的问题，此外，通过磷酸铁锂复合材料、丙烯酸酯改性聚偏氟乙烯、一定比表面积的导电石墨的共同作用下，所得到的涂层的剥离强度高，正本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种磷酸铁锂石墨烯复合正极富锂涂层，其特征在于，所述涂层的制备原料包括：粘结剂、导电剂、磷酸铁锂复合材料和水。
2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂石墨烯复合正极富锂涂层，其特征在于，所述导电剂包括导电碳、碳纳米管、活性炭、科琴黑、乙炔黑、碳纤维、中间碳微球、导电石墨中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂石墨烯复合正极富锂涂层，其特征在于，所述导电剂的比表面积为15-25m2/g。
4.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂石墨烯复合正极富锂涂层，其特征在于，所述粘结剂包括聚偏氟烯烃、聚偏氯烯烃、聚烯烃、聚丙酸酯类树脂、环氧树脂、聚氨酯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯腈多元共聚物中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的一种磷酸铁锂石墨烯复合正极富锂涂层，其特征在于，所述粘结剂为聚偏氟烯烃。
6.根据权利要求4所述的一种磷酸铁锂石墨烯复合正极富锂涂层，其特征在于，所述粘结剂的相对分子质量为105-130万。
7.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂石墨烯复合正极富锂涂层，其特征在于，所述
8.根据权利要求7所述的一种磷酸铁锂石墨烯复合正极富锂涂层，其特征在于，所述磷酸铁、碳酸锂、聚乙二醇、石墨烯导电浆料和双氧水之间的质量比为100：25.5：(10-13)：(3-10)：1。
9.根据权利要求7所述的一种磷酸铁锂石墨烯复合正极富锂涂层，其特征在于，所述聚乙二醇的相对分子质量为500-800。
10.一种根据权利要求1所述的磷酸铁锂石墨烯复合正极富锂涂层的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：(1)将粘结剂加入水中搅拌后得到第一溶液；(2)将磷酸铁锂复合材料加入第一溶液中搅拌得到第二溶液；(3)将导电剂加入第二溶液中搅拌得到预磨浆料，将预磨浆料进行砂磨后得到底涂浆料，对底涂浆料进行研磨，再喷涂于铝箔上，干燥后即得涂层。
...【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂石墨烯复合正极富锂涂层，其特征在于，所述涂层的制备原料包括：粘结剂、导电剂、磷酸铁锂复合材料和水。
2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂石墨烯复合正极富锂涂层，其特征在于，所述导电剂包括导电碳、碳纳米管、活性炭、科琴黑、乙炔黑、碳纤维、中间碳微球、导电石墨中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂石墨烯复合正极富锂涂层，其特征在于，所述导电剂的比表面积为15-25m2/g。
4.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂石墨烯复合正极富锂涂层，其特征在于，所述粘结剂包括聚偏氟烯烃、聚偏氯烯烃、聚烯烃、聚丙酸酯类树脂、环氧树脂、聚氨酯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯腈多元共聚物中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的一种磷酸铁锂石墨烯复合正极富锂涂层，其特征在于，所述粘结剂为聚偏氟烯烃。
6.根据权利要求4所述的一种磷酸铁锂石墨烯复合正极富锂涂层，其特征在于，所述粘结剂的相对...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐昊，步绍宁，刘晓雨，于春奇，
申请(专利权)人：天津巨源碳箔新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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