[发明专利]一种石墨烯铜箔电极及其制备方法

说明书

本发明涉及铜箔电极领域，具体涉及一种石墨烯铜箔电极及其制备方法，石墨烯铜箔电极包括集流体和负极浆料层，负极浆料层位于集流体的一侧，集流体的另一侧覆盖有石墨烯薄膜，集流体上设有通孔，石墨烯薄膜的表面上设有凸点，凸点位于通孔中，凸点和通孔的内壁贴合；制备方法，包括以下步骤：步骤一：制备表面设有凸点的石墨烯薄膜；步骤二：将石墨烯薄膜覆盖于集流体的一侧，集流体上设有多个通孔，使凸点位于集流体的通孔中；步骤三：将负极浆料涂覆于集流体的另一侧而形成负极浆料层。通过本方案，解决了在集流体背面形成“死锂”的问题。

技术领域

本发明涉及铜箔电极领域，具体涉及一种石墨烯铜箔电极及其制备方法。

背景技术

锂电池的主要结构包括正极、负极、隔膜和电解质，隔膜用于使正极、负极分隔开来，防止两极接触而短路，能够使电解质离子通过。电解质是在正负极之间起着输送离子和传导电流的作用，一般是有机溶剂与锂盐的混合溶剂。正极包括集流体、正极材料，负极包括集流体和负极材料。充电过程中正极材料中的锂离子脱出后扩散到负极并富集，放电过程中锂离子由负极扩散至正极并嵌入正极材料的晶体中。

锂电池在使用过程中，均会在负极产生锂枝晶，锂枝晶容易刺破隔膜，隔膜刺破后，正极和负极就会接触而造成电池短路，严重影响了电池的使用寿命。

为了解决锂枝晶产生较多而容易刺破隔膜的问题，现目前负极的集流体通常会带孔，通过在集流体上设置多个通孔，能够在一定程度上抑制锂枝晶的生长。但是，锂会穿过集流体上的通孔移动到集流体的背面，从而沉积在集流体的背面，在集流体的背面形成“死锂”，形成的“死锂”还会沉积在锂电池的壳体上，这样整个锂电池中的锂离子量就会降低，从而降低了锂电池的容量。

发明内容

本发明意在提供一种石墨烯铜箔电极及其制备方法，以解决在集流体背面形成“死锂”的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种石墨烯铜箔电极，包括集流体和负极浆料层，负极浆料层位于集流体的一侧，集流体的另一侧覆盖有石墨烯薄膜，集流体上设有通孔，石墨烯薄膜的表面上设有凸点，凸点位于通孔中，凸点和通孔的内壁贴合。

本方案的原理及优点是：集流体上涂有负极浆料层的一侧为正面，集流体覆盖有石墨烯薄膜的侧面为背面，石墨烯薄膜贴在集流体的背面，凸点位于通孔中，凸点能够对通孔进行封堵，从而使得进入到通孔中的锂离子在凸点的阻挡下能够阻碍锂离子继续向集流体背面方向移动，锂离子被阻碍时还没有达到集流体背面所在平面处，锂离子阻挡的较早，避免了锂离子穿过通孔而沉积在集流体背面的情况，从而解决在集流体背面形成“死锂”的问题，减少电池容量的下降。同时，石墨烯薄膜具有较好的导电性和导热性，有利于提高电池的性能。

传统的石墨烯薄膜的表面为平面，不会设有凸点，使用传统的石墨烯薄膜覆于集流体背面上，虽然在一定程度上也能够阻碍锂离子穿过通孔而移动到集流体的背面，但是锂离子只有移动到集流体背面所在面时才会受到石墨烯薄膜的阻挡，锂离子阻挡的较晚，被阻挡的锂离子位于集流体背面所在面处，这样一旦通孔没有完全封闭（通孔的边缘和石墨烯薄膜之间具有缝隙），此时位于集流体背面的锂离子会迅速穿过封闭不完全的通孔而迅速沉积在集流体的背面和石墨烯薄膜之间的间隙中，故采用传统的石墨烯薄膜对锂离子的阻挡在集流体背面处的效果仍有待提高，效果不好。而本方案中凸点的设置，凸点能够进入到通孔中，凸点在一定程度上对通孔进行封堵，被封堵的锂离子还没达到集流体背面所在面处，锂离子若要沉积在集流体的背面，仍需要向集流体背面方向移动一段距离，故本方案的石墨烯薄膜相比现有的石墨烯薄膜，对锂离子的封堵、阻碍效果更好。

同时，本方案中的凸点位于通孔中，凸点能够和通孔的内壁接触，相比现有的石墨烯薄膜覆于集流体的背面，提高了石墨烯薄膜和集流体的接触面积，石墨烯薄膜和集流体之间连接的更加牢固，同时由于接触面积的提高，石墨烯薄膜能够更好的发挥导电和导热性能。