[发明专利]一种柔性石墨烯集流体与活性材料一体化电极极片及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性石墨烯集流体与活性材料一体化电极极片的制备方法，其特征在于：该电极极片由石墨烯集流体层和活性材料层组成，所述石墨烯集流体层的组分为石墨烯，所述活性材料层中各组分为：活性物质80~97重量份、导电剂1~10重量份、粘结剂1~10重量份；所述活性物质为锂离子电池正极材料、负极材料或锂硫电池正极材料；

所述石墨烯集流体层的厚度为0.5~50微米，电导率为100~2000S/cm，所述活性材料层的厚度为10~100微米；所述石墨烯集流体层中所用石墨烯的层数为1~20层，横向尺寸为1~50微米，碳氧比为20~120；

该一体化电极极片的制备方法，包括如下步骤：

1）将石墨烯与溶剂按1:（1~20）的质量比混合，分散成均匀的石墨烯溶液，该石墨烯溶液在微孔滤膜上真空抽滤成石墨烯集流体膜；

2）将含有活性材料层中各组分的浆料在步骤1）中石墨烯集流体膜上继续真空抽滤，抽滤后在30~90℃的烘箱中干燥；

3）将干燥后的含有石墨烯集流体层和活性材料层的试样从微孔滤膜上揭下、辊压，得到柔性石墨烯集流体与活性材料一体化电极极片。

2.根据权利要求1所述的柔性石墨烯集流体与活性材料一体化电极极片的制备方法，其特征在于：所述微孔滤膜为混合纤维酯微孔滤膜、硝酸纤维素滤膜、聚偏氟乙烯滤膜、再生纤维素滤膜或聚酰胺滤膜；所述微孔滤膜的孔径为0.1~1微米。

3.根据权利要求1所述的柔性石墨烯集流体与活性材料一体化电极极片的制备方法，其特征在于：步骤1）中分散石墨烯所用的溶剂为水、乙醇、丙酮和N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。

4.根据权利要求1或3所述的柔性石墨烯集流体与活性材料一体化电极极片的制备方法，其特征在于：所述石墨烯溶液分散的方法为超声分散、高速剪切分散、剧烈搅拌和乳化中的一种或几种组合。

5.根据权利要求1所述的柔性石墨烯集流体与活性材料一体化电极极片的制备方法，其特征在于：步骤2）中所述浆料是将活性材料层中各组分溶于去离子水或N-甲基吡咯烷酮中配制而成。

6.一种利用权利要求1所述方法制备的柔性石墨烯集流体与活性材料一体化电极极片。

7.根据权利要求6所述的柔性石墨烯集流体与活性材料一体化电极极片，其特征在于：所述锂离子电池正极材料为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、磷酸锰锂、磷酸钒锂、镍锰酸锂和镍钴锰三元材料中的一种或者几种组合；所述锂离子电池负极材料为天然石墨、人造石墨、金属锂、硅基合金、硅基氧化物、锡基合金、锡基氧化物、钛酸锂、二氧化钛、氧化铁和氧化钴中的一种或者几种组合；所述锂硫电池正极材料为单质硫。

8.根据权利要求6所述的柔性石墨烯集流体与活性材料一体化电极极片，其特征在于：所述导电剂为石墨、导电炭黑、活性碳、碳纳米管、碳纤维和石墨烯中的一种或几种组合。

9.根据权利要求6所述的柔性石墨烯集流体与活性材料一体化电极极片，其特征在于：所述粘结剂为聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、LA系列粘结剂和改性丁苯橡胶中的一种或几种组合。