[发明专利]以氟化石墨烯为导电剂的电极及在锂离子电池中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种以氟化石墨烯为导电剂的电极及在锂离子电池中的应用。

背景技术

目前，锂离子电池已经进入到人们生活的方方面面，其中导电剂在锂离子电池中发挥着重要作用。目前应用于锂离子电池中的导电剂主要有炭黑，碳纳米管，纳米金属粉，纳米碳纤维等，但此类导电剂由于化学成分与电解液化学成分差别太大，导致电解液在电极表面的浸润性还有待进一步提高。

研自从英国曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆(Andre K. Geim)等在2004年制备出石墨烯材料，由于其独特的结构和光电性质受到了人们广泛的重视。石墨烯被喻为材料科学与凝聚态物理领域正在升起的“新星”，它所具有的许多新颖而独特的性质与潜在的应用正吸引了诸多科技工作者。单层石墨烯具有大的比表面积，优良的导电、导热性能和低的热膨胀系数。如：1. 高强度，杨氏摩尔量，( 1,100 GPa)，断裂强度：(125GPa)；2. 高热导率，(5,000 W/mK)；3. 高导电性、载流子传输率，(200,000 cm2/V*s)；4. 高的比表面积，(理论计算值：2,630 m2/g)。尤其是其高导电性质，大的比表面性质和其单分子层二维的纳米尺度的结构性质，可在超级电容器和锂离子电池中用作电极材料。

氟化石墨烯由于具有较高的电导率，并且和电解液主要成分LiPF₆有着相似的化学成分，从而使其和电解液具有很好的相容性。

基于以上原因，结合目前还没有任何关于氟化石墨烯作为电池导电剂的报道。因此我们提出了以下发明。

发明内容

本发明的目的在于提供以氟化石墨烯为导电剂的电极及在锂离子电池中的应用。

氟化石墨烯作为一种新型的材料，将氟化石墨烯作为导电剂用于电池中，不仅可以改善电极的导电性，还可以改善极片与电解液的浸润性，从而大幅度减小锂离子电池充放电过程中的极化现象，其在电池领域中有着广泛的应用前景。

本发明技术如下：

以氟化石墨烯或者以氟化石墨烯与现在常用的导电剂按照一定的配比混合作为导电剂，其中氟化石墨烯的用量占整个正极活性物质重量百分数为1-30%，若将氟化石墨烯与其他导电剂混合使用，则几种导电剂的配比a,b满足a+b=1，且a,b都小于1，大于0.

然后将上述导电剂加入到锂离子电池正极浆料中，混合均匀，然后完成涂布，棍压，分条，焊接，卷绕，装配，化成及分容工步即可。负极与现有工业化锂离子电池负极相同。

本发明具有如下优点：1.改善电极的导电性；2.改善电极与电解液的浸润性；从而大幅度减小锂离子电池充放电过程中的极化现象，改善电池的电化学性能。

具体实施方式

实施例一：

取90Kg磷酸铁锂粉末,5Kg氟化石墨烯，250Kg2%的PVDF胶液，用双行星真空搅拌机高速搅拌均匀后，涂覆在铝箔上，双面涂覆面密度为32mg/cm2,然后用对棍机将极片棍压至0.156-0.164mm,然后按照503759-850的电池制作工艺完成后续制片，电池装配及化成，分容工序。负极与现有工业化锂离子电池负极相同，负极采用石墨，sp,cmc和SBR体系，配比为C:sp:CMC:SBR=96:1:1.5:1.5.

另作取90Kg磷酸铁锂粉末,5Ksp导电炭黑，250Kg2%的PVDF胶液配方用作对比实验。

电池制作完后，比较电解液保有量,内阻及电池倍率循环性能的数据。

测试数据如下：

 从数据可以看出，使用氟化石墨烯能使电池的倍率和循环性能显著提升。

实施例二：

取90Kg磷酸铁锂粉末,2.5Kg氟化石墨烯，2.5Kg sp导电炭黑，250Kg2%的PVDF胶液，用双行星真空搅拌机高速搅拌均匀后，涂覆在铝箔上，双面涂覆面密度为32mg/cm2,然后用对棍机将极片棍压至0.156-0.164mm,然后按照503759-850的电池制作工艺完成后续制片，电池装配及化成，分容工序。负极与现有工业化锂离子电池负极相同，负极采用石墨，sp,cmc和SBR体系，配比为C:sp:CMC:SBR=96:1:1.5:1.5.

电池制作完后，比较电解液保有量?内阻及电池倍率循环性能的数据。

测试数据如下：

 从上述数据可以看出，使用氟化石墨烯 和sp的混合导电剂，其效果也优于单独使用sp导电炭黑。