專利名稱：一種鋰離子電池的電極極片及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于炭素材料和化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及以多層石墨烯為導(dǎo)電劑的鋰
離子電池電極極片及其制作方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池作為目前高比能量的一種新型綠色二次電池，在移動電話、筆記本電 腦、攝像機等市場中均占據(jù)主角地位，已經(jīng)成為小型民用電子產(chǎn)品的主要電源。隨著高功率 的鋰離子電池組的研究開發(fā)，鋰離子電池的應(yīng)用向著電動汽車、宇航衛(wèi)星、軍事通訊、航空 航海等領(lǐng)域迅速拓展。 事實上，鋰離子電池正極材料的導(dǎo)電性很差，其電導(dǎo)率在10—4_10—Vcm之間。為增 強正極材料的導(dǎo)電性，在正極的制作過程中需要摻加5-20wt. %的導(dǎo)電碳黑，目前國內(nèi)外很 多研究者將碳納米管或碳納米纖維用作鋰離子電池的導(dǎo)電劑，現(xiàn)有鋰離子電池電極材料及 其制備方法，如2007年12月12日公開的公開號為CN 10108701 7A的"高功率大容量鋰離 子電池正極極片及其制作方法"專利，公開的正極極片的組成為正極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑 和集流體，其中正極材料、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑的重量百分?jǐn)?shù)分別為75-95%， 2-15%， 1-15%， 其正極材料為磷酸鐵鋰，或經(jīng)改性后的磷酸鐵鋰，或者磷酸鐵鋰和鈷酸鋰或錳酸鋰的混合 物。其導(dǎo)電劑為碳納米管、碳纖維、乙炔黑、超導(dǎo)碳黑、導(dǎo)電石墨中的一種或兩種或兩種以上 混合物。其正極極片的制備方法步驟是1、分散將碳納米管和碳纖維加入到去離子水或 有機分散劑中進行超聲分散，將粘結(jié)劑加入到溶劑進行攪拌分散；2、制備正極漿料；3、制 作正極極片。該專利的主要缺點是需要對碳納米管和碳纖維進行專門的分散，利用超聲分 散和攪拌的方式很難保證碳納米管的分散均勻性，而碳納米管的分散均勻性直接會影響到 鋰離子電池的電化學(xué)容量，該發(fā)明方法步驟較多，導(dǎo)電劑的分散效果難以控制，不適于工業(yè) 化生產(chǎn)。但是，多層石墨烯作為鋰離子電池導(dǎo)電劑的研究目前在國內(nèi)外的期刊和專利資料 上尚未見到報導(dǎo)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有鋰離子電池電極及其制作方法的不足之處，提供一種 鋰離子電池的電極極片及其制作方法，改變了導(dǎo)電劑與電極活性物質(zhì)的導(dǎo)電接觸方式，提 高了電極活性材料的電化學(xué)容量，并且具有生產(chǎn)成本低、導(dǎo)電性強、填充效果好等優(yōu)點。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種鋰離子電池的電極極片的組成及其質(zhì)量百分 數(shù)如下 正極或負(fù)極活性物質(zhì) (75 98) % 導(dǎo)電劑 (1 15)%
粘結(jié)劑 (1 10) % 其中所述正極活性物質(zhì)為層狀型化合物(其化學(xué)式為LiNi卜x—yCoxMy02，式中的M 為Al、Mg、Mn或Cr，0《x《1， 0《y《1，且x+y《l)，或者尖晶石型化合物(其化學(xué)式為LiMn204)，或者橄欖石型化合物(其化學(xué)式為LiFeP04)，或者上述化合物經(jīng)過晶格摻雜或表 面碳包覆處理后的化合物； 所述負(fù)極活性物質(zhì)為炭材料、或者過渡金屬氧化物。所述炭負(fù)極材料為天然石墨， 或者人工石墨，或者瀝青焦，或者碳纖維，或者無定形碳；所述過渡金屬氧化物為LiTi204， 或者Li4Ti5012 ; 所述導(dǎo)電劑為多層石墨烯、碳納米管、碳黑中的l-3種，其中l(wèi)種必須為多層石 墨烯。其中多層石墨烯、碳納米管和碳黑在混合物中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為(30-100)%、 (0-50) %、 (0-50) % ; 所述粘結(jié)劑為聚四氟乙烯(PTFE)、或者聚偏二氟乙烯(PVDF)、或者丁苯乳膠 (S服)。 所用分散劑為去離子水、或者N-甲基吡咯烷酮。 —種鋰離子電池電極極片的制作方法采用正極或負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑 為原料，經(jīng)攪拌分散后制備出電極漿料，再經(jīng)涂敷、干燥、壓片后制得成品。具體步驟如下
(1)備料 按照正極或負(fù)極活性物質(zhì)導(dǎo)電齊U :粘結(jié)劑的質(zhì)量配比為
(75-98)%: (1-15)%: (1-10)%的比例備齊原料。 其中正極活性物質(zhì)為層狀型化合物(其化學(xué)式為LiNi卜x—yCoxMy02，式中的M為 Al、Mg、Mn或Cr，0《x《1，0《y《1，且x+y《l)，或者尖晶石型化合物(其化學(xué)式為 LiMn204)，或者橄欖石型化合物(其化學(xué)式為LiFeP04)，或者上述化合物經(jīng)過晶格摻雜或表 面碳包覆處理后的化合物； 負(fù)極活性物質(zhì)為炭材料、或者過渡金屬氧化物。所述炭負(fù)極材料為天然石墨，或者 人工石墨，或者瀝青焦，或者碳纖維，或者無定形碳；所述過渡金屬氧化物為LiTi204，或者 Li4Ti5012 ; 導(dǎo)電劑為多層石墨烯、碳納米管、碳黑中的l-3種，其中l(wèi)種必須為多層石墨烯。 其中多層石墨烯、碳納米管和碳黑在混合物中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為30-100 %、0-50%、 0-50% ; 粘結(jié)劑為聚四氟乙烯(PTFE)、或者聚偏二氟乙烯(PVDF)、或者丁苯乳膠(SBR)。
(2)制備電極漿料 第(1)步完成后，按照第(1)步的導(dǎo)電劑質(zhì)量(g):分散劑體積(ml)的比為
1 : 10-30的比例，將導(dǎo)電劑加入到分散劑中，持續(xù)攪拌直至導(dǎo)電劑完全分散，再將粘結(jié)
劑加入到所得的懸濁液中，持續(xù)攪拌直至粘結(jié)劑完全溶解，然后將第(1)步備料的正極
或者負(fù)極活性物質(zhì)加入其混合溶液中，再添加分散劑，并且持續(xù)攪拌均勻，制成粘度為
4000-12000Pa. s的正極或負(fù)極電極漿料； 其中分散劑為去離子水，或者N-甲基吡咯烷酮； (3)涂敷、干燥、壓片 第(2)步完成后，將第(2)步制得的正極電極漿料涂敷在鋁箔上，或者將所制得的 負(fù)極電極漿料涂敷在銅箔上，涂敷厚度均為80-200 ym，然后在100-15(TC下真空干燥4-10 小時，最后在輥壓機或平壓機中壓制得到厚度為60-120 ym的正極或負(fù)極電極極片。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下效果
(1)本發(fā)明的導(dǎo)電劑采用多層石墨烯、或者多層石墨烯與碳納米管、碳黑的混合 物，具有分散性強、導(dǎo)電率高、填充效果好等優(yōu)點，從根本上改變了導(dǎo)電劑與電極活性物質(zhì) 之間的導(dǎo)電接觸界面，能夠顯著提高鋰離子電池電極材料的電導(dǎo)率、電化學(xué)容量和倍率充 放電能力； (2)本發(fā)明工藝簡單，操作方便，生產(chǎn)成本低，便于工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于制作鋰離子電池的正、負(fù)電極極片。
圖1為本實施例6的負(fù)極極片的循環(huán)容量曲線圖。 圖中曲線a為天然石墨和碳黑復(fù)合物的循環(huán)容量曲線；曲線b為天然石墨和多 層石墨烯復(fù)合物的循環(huán)容量曲線。 圖2為本實施例6的負(fù)極極片的掃描電鏡圖片。
圖中1多層石墨烯，2石墨。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施方式
，進一步說明本發(fā)明。
實施例1 —種鋰離子電池電極極片的組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為
正極活性物質(zhì) 90wt. %
導(dǎo)電劑 5wt%
粘結(jié)劑 5wt% 其中正極活性物質(zhì)為層狀型鋰鈷氧化物，即化學(xué)式為LiCo02 ;導(dǎo)電劑為多層石墨 烯；粘結(jié)劑為聚四氟乙烯(PTFE)。
—種鋰離子電池電極極片制作方法的具體步驟如下
(1)備料 按照正極活性物質(zhì)導(dǎo)電劑粘結(jié)劑的質(zhì)量配比為90 : 5 : 5的比例備齊原料，
其中其中正極活性物質(zhì)為層狀化合物，其化學(xué)式為LiCo(^;導(dǎo)電劑為多層石墨烯；粘結(jié)
劑為聚四氟乙烯； (2)制備電極漿料 第(1)步完成后，先按照第(1)步導(dǎo)電劑的質(zhì)量(g):分散劑的體積(ml)的比為
i : 20的比例，將導(dǎo)電劑加入到分散劑中，持續(xù)攪拌直至導(dǎo)電劑完全分散，再將粘結(jié)劑加入
其中，再持續(xù)攪拌直至粘結(jié)劑完全溶解，然后將第(1)步備料的正極活性物質(zhì)(即LiCo02) 加入其混合溶液中，添加分散劑并且持續(xù)攪拌均勻，制成粘度為6000Pa. s的正極電極漿 料； 其中分散劑為N-甲基吡咯烷酮。 [OO47] (3)涂敷、干燥、壓片 第(2)步完成后，將第(2)步所制得的正極電極漿料涂敷在鋁箔上，涂敷厚度在 120 m，在12(TC下真空干燥6小時后，在輥壓機中壓制得到厚度為100 y m的正極電極片。
實施例2
—種鋰離子電池電極極片的組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 正極活性物質(zhì) 75wt. % 導(dǎo)電劑 15wt% 粘結(jié)劑 10wt% 其中正極活性物質(zhì)為橄欖石型磷酸鐵鋰氧化物，其化學(xué)式為LiFeP04 ;導(dǎo)電劑為 多層石墨烯；粘結(jié)劑為聚四氟乙烯。 —種鋰離子電池電極極片制作方法的具體步驟，同實施例l，其中 第(i)步中，正極活性物質(zhì)導(dǎo)電劑粘結(jié)劑的質(zhì)量配比為75 : 15 : io ; 其中正極活性物質(zhì)為橄欖石型磷酸鐵鋰氧化物，其化學(xué)式為LiFeP04 ;導(dǎo)電劑為 多層石墨烯；粘結(jié)劑為聚四氟乙烯； 第(2)步中，導(dǎo)電劑的質(zhì)量(g):分散劑體積(ml)的比為1 : 20，正極電極漿料 的粘度調(diào)制為7000Pa. s ;
實施例3 —種鋰離子電池電極極片的組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為
正極活性物質(zhì) 98wt. %
導(dǎo)電劑 lwt%
粘結(jié)劑 lwt% 其中正極活性物質(zhì)為尖晶石型鋰錳氧化物，即化學(xué)式為LiMn204 ;導(dǎo)電劑為多層 石墨烯和碳黑的混和物，兩者的質(zhì)量比為1 : 1 ;粘結(jié)劑為聚四氟乙烯(PTFE)。
—種鋰離子電池電極極片制作方法的具體步驟，同實施例l，其中 第(i)步中，正極活性物質(zhì)導(dǎo)電劑粘結(jié)劑的質(zhì)量配比為98 : i : i，其中正
極活性物質(zhì)為尖晶石型鋰錳氧化物，其化學(xué)式為LiMn204 ;導(dǎo)電劑為多層石墨烯和碳黑的混 和物，兩者的質(zhì)量比為l : l;粘結(jié)劑為聚四氟乙烯； 第(2)步中，導(dǎo)電劑的質(zhì)量(g)與分散劑體積(ml)的比為1 : 15，正極電極漿料 的粘度調(diào)制為12000Pa. s ; 第(3)步中，正極電極漿料的涂敷厚度為80iim，干燥條件為15(TC下真空干燥4 小時，在平壓機中壓制得到厚度為60 m的正極電極片。
實施例4 —種鋰離子電池電極極片的組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為
正極活性物質(zhì) 85wt. %
導(dǎo)電劑 8wt%
粘結(jié)劑 7wt% 其中正極活性物質(zhì)為層狀型鋰鎳鈷錳氧化物，即化學(xué)式為LiNi1/3Co1/3Mn1/302 ;導(dǎo) 電劑為多層石墨烯和碳納米管的混和物，兩者的質(zhì)量比為1 : l;粘結(jié)劑為聚偏二氟乙烯 (PVDF)。
—種鋰離子電池電極極片制作方法的具體步驟同實施例l，其中 第(i)步中，正極活性物質(zhì)導(dǎo)電劑粘結(jié)劑的質(zhì)量配比為85 : 8 : 7，其中正
極活性物質(zhì)為層狀型鋰鎳鈷錳氧化物，其化學(xué)式為LiNi1/3Co1/3Mn1/302導(dǎo)電劑為多層石墨烯 和碳納米管的混和物，兩者的質(zhì)量比為1 : 1 ;粘結(jié)劑為聚偏二氟乙烯；
第(2)步中，導(dǎo)電劑的質(zhì)量(g):分散劑體積(ml)的比為1 : IO，正極電極漿料 的粘度調(diào)制為5000Pa. s ; 第(3)步中，正極電極漿料的涂敷厚度為150iim，干燥條件為10(TC下真空干燥10 小時，正極電極片的厚度為120 iim。
實施例5 —種鋰離子電池電極極片的組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為
正極活性物質(zhì) 98wt. %
導(dǎo)電劑 lwt%
粘結(jié)劑 lwt% 其中正極活性物質(zhì)為鋰鎳鈷鋁氧化物，其化學(xué)式為LiNi。jCo。.2Al。.A ;導(dǎo)電劑為 多層石墨烯、碳納米管和碳黑的混和物，三者的質(zhì)量比為3 : 3 : 4;粘結(jié)劑為聚偏二氟乙 烯。
—種鋰離子電池電極極片制作方法的具體步驟，同實施例l，其中 第(i)步中，正極活性物質(zhì)導(dǎo)電劑粘結(jié)劑的質(zhì)量配比為86 : 6 : s，其中正
極活性物質(zhì)為鋰鎳鈷鋁氧化物，其化學(xué)式為LiNi。.7CO。.2Alai02 ;導(dǎo)電劑為多層石墨烯、碳納
米管和碳黑的混和物，三者的質(zhì)量比為3 : 3 : 4;粘結(jié)劑為聚偏二氟乙烯； 第(2)步中，導(dǎo)電劑的質(zhì)量(g)與分散劑體積(ml)比為1 : 30，正極電極漿料的 粘度調(diào)制為4000Pa. s ; 第(3)步中，正極電極漿料的涂敷厚度為200ym，干燥條件為15(TC下真空干燥10 小時，在平壓機中壓制得到厚度為120iim的正極電極片。
實施例6 —種鋰離子電池電極極片的組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為
負(fù)極活性物質(zhì) 85wt. %
導(dǎo)電劑 7wt. % 粘結(jié)劑 8wt% 其中負(fù)極活性物質(zhì)為天然石墨，導(dǎo)電劑為多層石墨烯，粘結(jié)劑為丁苯乳膠。
—種鋰離子電池電極極片制作方法的具體步驟，同實施例l，其中 第(i)步中，負(fù)極活性物質(zhì)導(dǎo)電劑粘結(jié)劑的質(zhì)量配比為85 : 7 : s，其中負(fù)
極活性物質(zhì)為天然石墨，導(dǎo)電劑為多層石墨烯，粘結(jié)劑為丁苯乳膠； 第(2)步中，導(dǎo)電劑質(zhì)量(g)與分散劑體積(ml)的比為1 : 15，分散劑為去離子 水，負(fù)極電極漿料的粘度調(diào)制為8000Pa. s
實施例7 —種鋰離子電池電極極片的組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為
炭負(fù)極材料 98wt. %
導(dǎo)電劑 lwt%
粘結(jié)劑 lwt% 其中負(fù)極活性物質(zhì)為人工石墨，即石墨化中間相碳微球，導(dǎo)電劑為多層石墨烯， 粘結(jié)劑為丁苯乳膠。
—種鋰離子電池電極極片制作方法的具體步驟，同實施例l，其中
第(i)步中，負(fù)極活性物質(zhì)導(dǎo)電劑粘結(jié)劑的質(zhì)量配比為90 : 5 : 5，其中 負(fù)極活性物質(zhì)為人工石墨，即石墨化中間相碳微球，導(dǎo)電劑為多層石墨烯，粘結(jié)劑為丁苯乳
膠； 第(2)步中，導(dǎo)電劑的質(zhì)量(g)與分散劑體積(ml)的比為1 : 20，負(fù)極電極漿料 的粘度為9000Pa. s ;
實施例8 —種鋰離子電池電極極片的組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為
負(fù)極材料 75wt. % 導(dǎo)電劑 15wt%
粘結(jié)劑 10wt% 其中負(fù)極材料為過渡金屬氧化物1^11204，導(dǎo)電劑為多層石墨烯、碳納米管和碳 黑的混和物，三者的質(zhì)量比為1 : 1 : l，粘結(jié)劑為聚四氟乙烯(PTFE)。
—種鋰離子電池電極極片制作方法的具體步驟，同實施例l，其中 第(i)步中，負(fù)極活性物質(zhì)導(dǎo)電劑粘結(jié)劑的質(zhì)量配比為75 : 15 : io，其中
負(fù)極材料為過渡金屬氧化物L(fēng)iTi204，導(dǎo)電劑為多層石墨烯、碳納米管和碳黑的混和物，三者
的質(zhì)量比為i : i : i，粘結(jié)劑為聚四氟乙烯； [cms] 試驗結(jié)果 對實施例6制備出的負(fù)極極片進行電化學(xué)性能的測試，測試條件為鋰片對電極， 以lmol/LLiPF6溶于體積比為1 : 1的乙烯碳酸脂/二乙基碳酸脂(ethyl carbonate/ diethyl carbonate, EC/DEC)為電解液，隔膜為Celgard 2400，室溫20°C，截止電壓為 0. 0-2. OV，其測試結(jié)果如圖1所示。 從上述試驗結(jié)果可知，多層石墨烯與天然石墨復(fù)合的負(fù)極在充放電倍率為O. 1C 的條件下循環(huán)容量達(dá)到363mAh/g ;采用傳統(tǒng)的碳黑作為導(dǎo)電劑，天然石墨的循環(huán)容量為 344mAh/g;經(jīng)試驗證實采用本發(fā)明方法制備出的新型導(dǎo)電劑能夠增強鋰離子電池的電化學(xué) 容量和快速充放電性能。
權(quán)利要求
一種鋰離子電池的電極極片，其特征在于其組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為正極或負(fù)極活性物質(zhì) (75～98)wt.％導(dǎo)電劑 (1～15)wt.％粘結(jié)劑 (1～10)wt％其中所述正極活性物質(zhì)為層狀型化合物，即化學(xué)式為LiNi1-x-yCoxMyO2，式中的M為Al、Mg、Mn或Cr，0≤x≤1，0≤y≤1，且x+y≤1，或者尖晶石型化合物，即化學(xué)式為LiMn2O4，橄欖石型化合物，即化學(xué)式為LiFePO4，或上述化合物經(jīng)過晶格摻雜或表面碳包覆處理后的化合物；所述負(fù)極活性物質(zhì)為炭材料、或者過渡金屬氧化物；其中所述炭負(fù)極材料為天然石墨，或者人工石墨，或者瀝青焦，或者碳纖維，或者無定形碳；所述過渡金屬氧化物為LiTi2O4，或者Li4Ti5O12；所述導(dǎo)電劑為多層石墨烯、或者碳納米管、或者碳黑、或者其中的兩種或三種的混合物，但其中一種必須為多層石墨烯，其中多層石墨烯、碳納米管和碳黑在混合導(dǎo)電劑中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為10-100wt％、0-50wt％、0-50wt％；所述粘結(jié)劑為聚四氟乙烯、或者聚偏二氟乙烯、或者丁苯乳膠。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池電極極片，其特征在于其組分及其質(zhì)量百分 數(shù)為正極活性物質(zhì) 90wt. %導(dǎo)電劑 5wt% 粘結(jié)劑 5wt%其中正極活性物質(zhì)為層狀型鋰鈷氧化物，即化學(xué)式為LiCo02 ;導(dǎo)電劑為多層石墨烯； 粘結(jié)劑為聚四氟乙烯。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池電極極片，其特征在于其組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為正極活性物質(zhì) 75wt. %導(dǎo)電劑 15wt% 粘結(jié)劑 10wt%其中正極活性物質(zhì)為橄欖石型磷酸鐵鋰氧化物，其化學(xué)式為LiFeP04 ;導(dǎo)電劑為多層石墨烯和碳黑的混和物，兩者的質(zhì)量比為1 : 1 ;粘結(jié)劑為聚偏二氟乙烯。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池電極極片，其特征在于其組分及其質(zhì)量百分其中正極活性物質(zhì)為尖晶石型鋰錳氧化物，即化學(xué)式為LiMn204 ;導(dǎo)電劑為多層石墨 烯；粘結(jié)劑為聚四氟乙烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池電極極片，其特征在于其組分及其質(zhì)量百分負(fù)極活性物質(zhì) 85wt. %導(dǎo)電劑 7wt. %粘結(jié)劑 8wt%其中炭負(fù)極活性物質(zhì)為天然石墨，導(dǎo)電劑為多層石墨烯，粘結(jié)劑為丁苯乳膠。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池電極極片，其特征在于其組分及其質(zhì)量百分 數(shù)為負(fù)極活性物質(zhì) 98wt. %導(dǎo)電劑 lwt% 粘結(jié)劑 lwt%其中炭負(fù)極活性物質(zhì)為人工石墨，即石墨化中間相碳微球，導(dǎo)電劑為多層石墨烯，粘 結(jié)劑為丁苯乳膠。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池負(fù)極導(dǎo)電劑材料，其特征在于其組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為負(fù)極活性物質(zhì) 75wt. %導(dǎo)電劑 15wt% 粘結(jié)劑 10wt%其中負(fù)極活性物質(zhì)為過渡金屬氧化物1^11204，導(dǎo)電劑為多層石墨烯、碳納米管和碳 黑的混和物，三者的質(zhì)量比為1 : 1 : l，粘結(jié)劑為聚四氟乙烯。
8. —種鋰離子電池電極極片的制作方法，其特征在于具體的方法步驟如下(1) 備料按照正極或負(fù)極活性物質(zhì)導(dǎo)電齊U :粘結(jié)劑的質(zhì)量配比為(75-98) % : (1-15) % : (i-io) %的比例備齊原料；其中正極活性物質(zhì)為層狀型化合物，其化學(xué)式為LiNi卜x—yC My(^，式中的M為Al、 Mg、 Mn或Cr，0《x《l，0《y《1，且x+y《1，或者尖晶石型化合物，其化學(xué)式為1^1!1204，或 者橄欖石型化合物，其化學(xué)式為LiFeP04，或者上述化合物經(jīng)過晶格摻雜或表面碳包覆處理 后的化合物；負(fù)極活性物質(zhì)為炭材料、或者過渡金屬氧化物，其中所述炭負(fù)極材料為天然石墨，或 者人工石墨，或者瀝青焦，或者碳纖維，或者無定形碳；所述過渡金屬氧化物為LiTi204，或 者Li4Ti5012 ;導(dǎo)電劑為多層石墨烯、碳納米管、碳黑中的兩種或三種混合物，其中一種必須為多層 石墨烯。其中多層石墨烯、碳納米管和碳黑在混合物中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為30-100%、 0-50% 、0-50% ;粘結(jié)劑為聚四氟乙烯、或者聚偏二氟乙烯、或者丁苯乳膠；(2) 制備電極漿料第(i)步完成后，按照第(i)步的導(dǎo)電劑的質(zhì)量分散劑的體積比為i : 10-30的比例，將導(dǎo)電劑加入到分散劑中，持續(xù)攪拌直至導(dǎo)電劑完全分散，再將粘結(jié)劑加入到所得的懸 濁液中，持續(xù)攪拌直至粘結(jié)劑完全溶解，然后將正極或者負(fù)極活性物質(zhì)加入其混合溶液中，再加入分散劑，并且持續(xù)攪拌均勻，制成粘度為4000-12000Pa. s的正極或負(fù)極電極漿料； 其中分散劑為去離子水，或者N-甲基吡咯烷酮；(3) 涂敷、干燥、壓片第(2)步完成后，將第(2)步制得的正極電極漿料涂敷在鋁箔上，或者將所制得的負(fù) 極電極漿料涂敷在銅箔上，涂敷厚度均為80-200 m，然后在100-15(TC下真空干燥4_10小 時，最后在輥壓機或平壓機中壓制得到厚度為60-120 m的正極或負(fù)極電極極片。
9. 按照權(quán)利要求8所述的一種鋰離子電池的電極極片制作方法，其特征在于第(i)步中，正極活性物質(zhì)導(dǎo)電劑粘結(jié)劑的質(zhì)量配比為90 : 5 : 5，其中正極活性物質(zhì)為LiCo(^，導(dǎo)電劑為多層石墨烯，粘結(jié)劑為聚四氟乙烯；第(2)步中，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分散劑的體積比為i : 20，分散劑為^甲基吡咯烷酮，制 成年度為6000Pa. s的正極電極漿料；第(3)步中，將制得的正極電極漿料涂敷在鋁箔上，涂敷厚度在120iim，在12(TC下真 空干燥6小時，在輥壓機中壓制得到厚度為100 ii m的正極電極片。
10. 按照權(quán)利要求8所述的一種鋰離子電池的電極極片制作方法，其特征在于第(i)步中，負(fù)極活性物質(zhì)導(dǎo)電劑粘結(jié)劑的質(zhì)量配比為85 : 7 : s，其中負(fù)極活 性物質(zhì)為天然石墨，導(dǎo)電劑為多層石墨烯，粘結(jié)劑為丁苯乳膠；第(2)步中，導(dǎo)電劑的質(zhì)量(g):與分散劑的體積(ml)比例為1 : 15，分散劑為去離子水，負(fù)極漿料的粘度為8000Pa. s ;第(3)步中，將負(fù)極電極漿料涂敷在銅箔上，涂敷厚度為120ym，在12(TC下真空干燥 6小時，在輥壓機中壓制得到厚度為lOOym的負(fù)極電極片。
全文摘要
一種鋰離子電池的電極極片及其制作方法，具體涉及以多層石墨烯作為導(dǎo)電劑的鋰離子電池電極極片及其制作方法。本發(fā)明的電極極片由正極或負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成；本發(fā)明的方法是用正極或負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑為原料，經(jīng)攪拌分散后制得電極漿料，再經(jīng)涂敷、干燥、壓片而制成。本發(fā)明采用的導(dǎo)電劑具有分散性強、導(dǎo)電率高和填充效果好等優(yōu)點，本發(fā)明方法簡單，生產(chǎn)成本低，便于推廣應(yīng)用。本發(fā)明方法能夠顯著提高電極材料的電導(dǎo)率、電化學(xué)容量和倍率充放電能力，故本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于制備鋰離子電池的電極極片。
文檔編號H01M4/1393GK101710619SQ20091019189
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者張育新, 李新祿, 杜坤, 黃佳木 申請人:重慶大學(xué)