[发明专利]一种基于石墨烯量子点及其衍生物的导电涂层材料及其应用

说明书

本发明涉及一种基于石墨烯量子点及其衍生物的导电涂层材料，其原料包含活性材料、粘结剂和分散剂，以重量百分数计，所述活性材料占总原料重量的20‑60％，所述粘结剂占总原料重量的1‑15％，所述分散剂占总原料重量的25‑79％，所述活性材料为石墨烯量子点及其衍生物。本发明的导电涂层材料应用于启停锂离子电池能够改善锂离子电池的电极界面结构，进而降低其阻抗，提高电池的高倍率性能。本发明步骤简单，重现性高，易于实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及锂离子电池集流体技术领域，具体地，涉及一种基于石墨烯量子点及其衍生物的导电涂层材料及其在涂覆有该材料的高倍率启停锂离子电池集流体中的应用。

背景技术

集流体发挥着沟通外部电路与内部电化学反应的重要作用，是锂离子电池的不可或缺的组成部分。它能将电池活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流对外输出。目前，铜箔和铝箔分别是商业化锂离子电池常用的正极和负极集流体。在电极制备工艺中，需要将将活性物质与导电胶等混合制成浆料，形成导电涂层，然后涂覆于集流体上。但是在此过程中因存在粘结力弱、导电性差、涂层较厚以及集流体本身在锂离子电池使用过程中的电化学腐蚀等问题常常导致集流体不能最大化地发挥作用而严重影响锂离子电池的性能。因此，寻找高电导率、高粘结力且薄层的导电涂层对锂离子电池集流体工艺和提高锂离子电池倍率性能具有重要意义。

现有技术中关于石墨烯量子点及其衍生物的导电涂层材料用于电动汽车启停锂离子电池未见有公开报道。虽然锂离子电池集流体已有一些报道，例如，CN108091825A公开了一种含多孔集流体、核壳结构的发泡微球胶囊安全涂层和活性物质涂层的锂离子电池极片；CN107768676A公开了一种通过间歇涂布或连续涂布后清除活性物质涂层预留空白区域的集流体并将之用于高能量密度锂离子电池。同时关于石墨烯量子点材料已有一些报道，例如CN102992311B公开了一种以碳纳米管为原料通过简单可控的水浴加热搅拌操作制备石墨烯量子点的方法；WO2017000731A1公开了一种氧化石墨烯量子点及其与石墨烯和/或类石墨烯结构物构成的复合纳米材料的制备方法；CN104386673B公开了一种无需添加任何强酸强碱的石墨稀量子点及其制备方法。

上述的现有技术与本发明的主要区别在于：应用不同，利用本发明的材料制备出的导电胶层应用于微混动力汽车启停锂离子电池，该电池可使汽车在等待红灯等(发动机怠速运行)情况下熄火，节省燃油，但又能快速起动。

基于以上，期待一种基于石墨烯量子点及其衍生物的导电胶层以及该材料在高倍率启停锂离子电池中的应用。该材料中的石墨烯量子点及其衍生物尺寸较小，且导电性强，涂布于集流体上后能降低导电涂层厚度，从而显著增强电活性物质与集流体的粘结作用，改善锂离子电池的电极界面结构，进而降低其阻抗，提高电池的高倍率性能，能够很好的应用于启停锂离子电池。同时，该导电胶层亦能抑制铝箔集流体在锂离子电池使用过程中的电化学腐蚀。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种基于石墨烯量子点及其衍生物的导电涂层以及该涂层在高倍率启停锂离子电池中的应用。所述的含石墨烯量子点及其衍生物的导电涂层材料在锂离子电池中具有优良的高倍率性能，步骤简单，重现性好，适合于工业化生产。

本发明的目的及解决其技术问题通过采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种基于石墨烯量子点及其衍生物的导电涂层材料，其原料包含活性材料、粘结剂和分散剂，以重量百分数计，所述活性材料占总原料重量的20-60％，所述粘结剂占总原料重量的1-15％，所述分散剂占总原料重量的25-79％，所述活性材料为石墨烯量子点及其衍生物。

前述的导电涂层材料，其中所述的活性材料占总原料重量的20-48％，所述粘结剂占总原料重量的10-15％，所述分散剂占总原料重量的37-65％。

前述的导电涂层材料，其中所述的石墨烯量子点及其衍生物包括石墨烯量子点、氮掺杂石墨烯量子点、硼掺杂石墨烯量子点、氨基化石墨烯量子点中的一种或多种。