[发明专利]一种石墨烯锂电池电芯制备方法及石墨烯基锂离子电池

说明书

本发明涉及石墨烯锂离子电池技术领域，具体提供一种石墨烯锂电池电芯制备方法，在电池隔膜表面接上亲水含氧官能团后，在电池隔膜的其中一含有亲水含氧官能团的表面先涂覆正极浆料，获得正极活性物质涂层，在旋转的条件下往所述正极活性物质涂层的表面的表面喷涂石墨烯导电浆料，与所述正极活性物质涂层组成正极集流体；在电池隔膜的另一面涂覆碳负极浆料，获得负极活性物质涂层，在旋转的条件下往所述负极活性物质涂层表面喷涂所述石墨烯导电浆料，形成负极集流体，以实现获得薄膜状的复合薄膜电芯。通过采用石墨烯作为集流体以及等离子轰击手段增强一体化柔性薄膜电池层间的附着力，从而获得一体式的柔性石墨复合薄膜电芯。

技术领域

本发明涉及石墨烯导电剂领域，特别是涉及一种石墨烯锂电池电芯制备方法及石墨烯基锂离子电池。

背景技术

随着柔性器件、可穿戴器件、智能生物传感技术的快速发展，智能、便携、可穿戴、柔性电子产品纷纷涌现。这也对柔性、灵活性电源提出了新的挑战，柔性薄膜锂离子电池研究受到广泛关注。相对传统的软包电池、圆柱电池、扣式电池而言，柔性薄膜电池适应多种曲面工作环境和形变工作环境。传统锂离子电池正极片、负极片、隔膜是分离的，电芯通常是负极/隔膜/正极相互卷绕而成。涂布在正负极上的活性物质涂层不适合反复形变，这是因为正极的铝集流体基低和负极的铜集流体基低仅依靠粘接剂对活性物质涂层进行负载，因此剥离强度是很弱的。反复形变会使活性物质脱离从而导致电池性能迅速衰落，因此传统的锂离子电池普遍不具有柔性，不适用于柔性、曲面、可形变型能源需求的柔性器件供能。

发明内容

针对上述问题本发明提供一种柔性的薄膜型石墨烯基锂离子电池，这种锂离子电池的电芯结构是：集流体、正负极、隔膜为一体的复合薄膜，复合薄膜电芯通过高速旋转喷涂工艺直接制备，充分利用高速旋转引起的离心力和快速蒸发的范德华作用力下，获得紧密的界面结合力。复合薄膜电芯将集流体、正极、负极、隔膜直接整合成一体式薄膜，直接封装后即可作为柔性锂离子电池。相对传统的“分离式”锂离子电池，本发明提供的柔性的薄膜型石墨烯基锂离子电池除了具有良好的柔性，在多次弯折后仍保持稳定的电化学性能、循环寿命和良好的结构稳定性，复合薄膜型电芯也极大的缩短了锂离子的脱嵌输运距离，极大的提高锂离子的扩散系数。

本发明首要目的在于提供一种石墨烯锂电池电芯制备方法，本发明的再一目的在于提供一种石墨烯基锂离子电池。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

本发明提供的一种石墨烯锂电池电芯主要制备工艺包括：

1）配置石墨烯导电浆料备用：石墨烯导电浆料配置以石墨烯粉体作为导电添加材料，以PVP-K30作为分散剂，NMP作为溶剂，石墨烯优选比表面积＞400m²/g的石墨烯粉体，设计碳含量为1.5-2.5%，分散剂设计含量为0.6-1.2%，经＞800bar压力均质5-10遍后再进行＞1500r/min的转速沙磨3-5h后获得。

2）配置磷酸铁锂正极浆料备用：选用粒径较小的（D50=5μm）磷酸铁锂（LFP）作为正极活性物质，以步骤1）制备的石墨烯导电浆料作为导电剂，以PVDF-1810（购买自上海汇平化工有限公司）作为粘接剂，NMP作为溶剂进行正极浆料打料，LFP固含设计比例为96%，石墨烯导电浆料固含设计比例为2%；PVDF-1810粘接剂添加比例为2%，使用真空行星搅拌机打料3-5h获得LFP正极浆料。

3）配置负极浆料备用：使用过筛后的人造石墨作为负极主材，设计添加比例为98%，以CMC-Li（购买自绿能纤材科技有限公司）作为分散剂，设计添加比例为1.5%，使用步骤1）制备的石墨烯导电浆料作为导电添加剂，设计添加比例为0.5%，使用NMP作为溶剂，用真空行星搅拌机打料3-5h获得负极浆料。