CN105702922A - 一种氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料及其制备方法。氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料包含如下比例的组分：氧化锌修饰石墨烯15%~45%，导电材料1.5%~3.5%，分散剂1%~2.5%，粘合剂0.6%~1.5%，余量是溶剂。本发明将全新的氧化锌修饰石墨烯材料应用于锂离子电池负极浆料，提供了活性物质与其它辅料之间合理的配比。本发明是为氧化锌修饰石墨烯材料实际使用提供合理可靠的配方，是新材料的优良性能得以充分发挥。

Description

一种氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料及其制备方法
技术领域
本发明属于锂离子电池制造技术领域，具体涉及一种氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料及其制备方法，特别地，本发明将全新的氧化锌修饰石墨烯材料应用于锂离子电池负极，以提高锂离子电池的性能。
背景技术
石墨是目前商用锂离子电池的主要负极材料，在充电过程中，锂离子嵌入石墨中形成石墨与锂的层间化合物。石墨具有良好的充放电电压平台，理论容量为372mAh/g，同时，由于锂离子嵌入石墨层间的时间较长，因而石墨电极的充放电速度较慢。近年来，随着移动电子设备对电源续航能力以及充电时间的要求越来越高，传统的石墨电极已不能满足高性能锂离子电池的要求。在此背景下，石墨烯由于高导电性以及高比表面积等性质成为锂电池负极材料的热点材料。与石墨相比，石墨烯原子层的两侧可以分别吸附锂离子，因此，单层石墨烯理论容量可以达到石墨的两倍，为744mAh/g。另外，由于石墨烯片层之间孔隙率的增加，锂离子的吸附和脱附过程可以非常快速。
对于负极应用来说，氧化锌具有几倍于碳材料的理论容量。但氧化锌材料作为锂离子电池的负极材料存在一个致命的缺陷，就是在锂离子的吸附和脱附过程中，体积变化大，较大的应力会破坏导电通路，导致充放电循环形成极差，另外，氧化锌的电子迁移率较低，造成锂离子电池内阻较大。
发明内容
基于上述现有技术，本发明提供了一种氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料及其制备方法，其通过一步反应法获得氧化锌修饰的石墨烯作为锂离子电池的负极材料，充分结合氧化锌比容量高以及石墨烯高导电性、高比表面积的优点，获得了容量高、充放电速度快的负极材料。
本发明采取以下技术方案：
一种氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料，其包含如下比例的组分：
氧化锌修饰石墨烯15%~45%，导电材料1.5%~3.5%，分散剂1%~2.5%，粘合剂0.6%~1.5%，余量是溶剂。
优选的，氧化锌修饰石墨烯的克容量大于1400mAh/g。
优选的，导电材料为导电炭黑，导电石墨或乙炔黑中的一种或多种混合。
优选的，分散剂为羧甲基纤维素钠（CMC）。
优选的，粘合剂为丁苯橡胶（SBR）。
优选的，溶剂为水。
优选的，浆料的固含量为15%~60%。
上述氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料的配制步骤：
（1）首先将所需量70%~90%的溶剂如水放入搅拌器中，再加入所需量的分散剂如CMC，搅拌5~6小时；
（2）分散剂溶解完全后加入所需量的粘合剂如SBR，搅拌1~2小时；
（3）粘合剂分散完全后，加入所需量的导电剂，搅拌1~2小时；
（4）导电剂分散完全后，加入所需量的氧化锌修饰石墨烯，搅拌5~6小时。所有组分分散完全后，加入剩余溶剂调整浆料固含量至15%~60%。
本发明将全新的氧化锌修饰石墨烯材料应用于锂离子电池负极浆料，提供了活性物质与其它辅料之间合理的配比。本发明是为氧化锌修饰石墨烯材料实际使用提供合理可靠的配方，是新材料的优良性能得以充分发挥。
具体实施方式
下面对本发明优选实施例作详细说明。
实施例1
氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料，包含如下比例的组分：克容量2000mAh/g的氧化锌修饰石墨烯15%，导电炭黑1.5%，羧甲基纤维素钠1%，丁苯橡胶0.6%，余量为水。浆料的固含量为15%。
实施例2
氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料，包含如下比例的组分：克容量1800mAh/g的氧化锌修饰石墨烯45%，导电石墨3.5%，羧甲基纤维素钠2.5%，丁苯橡胶1.5%，余量为水。浆料的固含量为60%。
实施例3
氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料，包含如下比例的组分：克容量大于1400mAh/g的氧化锌修饰石墨烯30%，乙炔黑2.5%，羧甲基纤维素钠2%，丁苯橡胶1%，余量为水。浆料的固含量为30%。
实施例4
氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料的配制步骤：
（1）首先将所需量85%的溶剂如水放入搅拌器中，再加入1.%的分散剂CMC，搅拌5~6小时；
（2）分散剂溶解完全后加入0.9%的粘合剂SBR，搅拌1~2小时；
（3）粘合剂分散完全后，加入3%的导电剂，搅拌1~2小时；
（4）导电剂分散完全后，加入35%克容量大于1400mAh/g的氧化锌修饰石墨烯，搅拌5~6小时。所有组分分散完全后，加入剩余溶剂调整浆料固含量至50%。
实施例5
氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料的配制步骤：
（1）首先将所需量80%的溶剂如水放入搅拌器中，再加入1.5%的分散剂CMC，搅拌5~6小时；
（2）分散剂溶解完全后加入1.2%的粘合剂SBR，搅拌1~2小时；
（3）粘合剂分散完全后，加入2%的导电剂，搅拌1~2小时；
（4）导电剂分散完全后，加入40%克容量大于1400mAh/g的氧化锌修饰石墨烯，搅拌5~6小时。所有组分分散完全后，加入剩余溶剂调整浆料固含量至20%。
本发明提供的石墨烯浆料具有导电性好、克容量高、设备简单、成本低、适用范围广等特点，不仅可用于移动设备产品上，还可以应用于新能源电动汽车和储能锂离子电池中。

Claims (10)

1.一种氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料，其特征是包含如下比例的组分：氧化锌修饰石墨烯15%~45%，导电材料1.5%~3.5%，分散剂1%~2.5%，粘合剂0.6%~1.5%，余量是溶剂。
2.如权利要求1所述的氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料，其特征是：所述氧化锌修饰石墨烯的克容量大于1400mAh/g。
3.如权利要求1所述的氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料，其特征是：所述的分散剂为羧甲基纤维素钠。
4.如权利要求1所述的氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料，其特征是：所述粘合剂为丁苯橡胶。
5.如权利要求1所述的氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料，其特征是：所述的导电材料选用导电炭黑、导电石墨或乙炔黑中的一种或多种混合。
6.如权利要求1所述的氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料，其特征是：所述的溶剂为水。
7.如权利要求1-6任一项所述的氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料，其特征是：所述浆料的固含量为15%~60%。
8.一种如权利要求1-6任一项所述氧化锌修饰石墨烯锂离子电池负极浆料的制备方法，其特征是按如下步骤：
（1）首先将所需量70%~90%的溶剂放入搅拌器中，再加入1%~2.5%的分散剂；
（2）分散剂溶解完全后加入0.6%~1.5%的粘合剂；
（3）粘合剂分散完全后，加入1.5%~3.5%的导电材料；
（4）导电剂分散完全后，加入15%~45%的氧化锌修饰石墨烯；所有组分分散完全后，加入剩余溶剂调整浆料固含量至15%~60%。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征是：步骤（1）、步骤（4），各搅拌5~6小时。
10.如权利要求8所述的制备方法，其特征是：步骤（2）、步骤（3），各搅拌1~2小时。
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