[发明专利]一种纳米石墨烯改性锂离子电池正极浆料的方法

说明书

本发明提供了一种纳米石墨烯改性锂离子电池正极浆料的方法，其特征在于使用小尺寸的纳米石墨烯对正极材料进行改性，由于纳米石墨烯的尺寸小，当其吸附在正极材料颗粒的表面上时，并没有把正极材料的表面全部覆盖，可以保证锂离子在纳米石墨烯的间隙中快速传输，同时使用碳纳米管作为导电剂和纳米石墨烯一起在正极材料表面构成良好的导电网络，以保证电子在导电网络中的快速传输。由本发明提供的改性的正极浆料制备的锂离子电池具有优异的循环稳定性及倍率性能，能够承受大电流密度下的充放电，因而十分适合应用于商品化生产当中。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种纳米石墨烯改性锂离子电池正极浆料的方法。

背景技术

锂离子电池以高容量和高循环寿命在3C数码产品以及动力电池等领域获得了大量应用。随着消费者对高性能快充快放的需求的不断增加，市场对锂离子电池提出了更多的要求，因而关于如何提升锂离子电池容量密度并改善其在大电流下的充放电性能一直是锂电研究工作者的工作重点之一。正极材料充放电性能对锂离子全电池的整体容量起到决定性的作用，目前十分理想的锂离子电池正极材料是磷酸铁锂，其商业化应用也已经非常成熟。性能良好的正极材料导电剂能够提高正极材料的克容量发挥，减轻不必要的质量和体积占用，从而提升锂离子电池整体的容量，而选用合适的导电材料是解决此问题的关键。碳纳米管是一种新兴的十分有市场前景的导电剂材料，因为其结构能够在混合浆料中形成导电网络，且具有导热性能够提升电池的高低温性能。但是碳纳米管与活性物质有效的接触比较有限，且分散性不好，难以使活性物质尽最大化地与锂离子发生反应，因而引入石墨烯是提升碳纳米管导电剂性能的一个热门方向。

Su等人（Nano Energy，2012，1，429-439）讨论了使用大片径的石墨烯对正极材料进行改性，可以改善正极材料在低倍率充放电的性能，但是因为石墨烯的片径大，石墨烯包裹在正极材料的表面，锂离子传输的路径长度增加，在大倍率充放电的时候却阻碍了锂离子的传输，容易造成电池的极化。

专利CN105047918A公开了一种表面包覆石墨烯纳米片的正极材料，指出石墨烯纳米片可以提高正极材料的导电性，但是该专利并没有告知这种材料的具体制备方法。专利CN103887489B公开了一种石墨烯包覆镍钴锰酸锂材料的制备方法，使用石墨烯在DMF的溶液对镍钴锰酸锂材料进行改性可提高材料性能，但是该专利实际上使用电解的方法制备石墨烯的溶液，此方法工艺复杂，所得到的石墨烯片层厚，导电性不好。

发明内容

本发明提供一种纳米石墨烯改性锂离子电池正极浆料的制备方法，所述纳米石墨烯改性锂离子电池正极浆料的制备方法是采用较为简易的步骤通过使用小尺寸的纳米石墨烯对锂离子电池正极浆料改性来提高所制得锂离子电池的快充快放性能。

本发明中所述纳米石墨烯改性锂离子电池正极浆料的制备方法，步骤如下 ：

1)将纳米石墨烯置于有机溶剂中，进行超声预分散处理；

2)在所述纳米石墨烯的有机溶液中加入锂离子电池正极材料，使用高速分散机在真空状态下进行分散，得到改性浆料A；

3)将碳纳米管装入球磨机的球磨罐中，加入分散剂，粘结剂和溶剂，球磨分散处理，得到碳纳米管导电浆料B；

4)将所述的碳纳米管导电浆料B和所述的正极浆料A混合，使用高速分散机在真空状态下进行剪切分散，得到混合浆料；

5)采用粘度计测所得混合浆料粘度，使用N-甲基-2-吡咯烷酮调整粘度，直至其保持在5000-8000 mpa.s。所得即为改性锂离子电池正极浆料。

所述的纳米石墨烯的片径大小为10-1000nm，有单层或者多层组成。

所述碳纳米管、纳米石墨烯、分散剂、粘结剂、正极活性物质的重量份比为（1-4）：（0.001-3）：（0.5-3）：（0.5-3）：（90-95.5），浆料中的固含量为45%。