[发明专利]一种在锂电池正、负极板添加石墨烯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在锂电池正、负极板添加石墨烯的方法，特别涉及一种利用双层涂布法将石墨烯添加到锂电池正、负极板中的方法。

背景技术

电池可分为一次电池或二次电池(可充电电池)，其中二次电池依其材质又可分为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池及锂电池等。其中，锂电池因其重量较轻以及能量密度较高，近年来被广泛应用于行动装置中。早期，锂电池的负极材料为金属锂，但因为电池在充电时锂离子会在负极面上呈现散射状，且容易脱落，导致电池的容量降低或短路，因此出现了不会呈现此种散射状的石墨负极材料。

在制作锂电池正、负极板时，一般先将黏结材料在溶剂中搅拌溶解，再加入导电材料，若以石墨烯作为导电材料，由于石墨烯本身具有的范德华力，当放入溶剂中搅拌时，会发生混合困难及混合不均匀的状况。致使最终混浆涂布形成的正、负极板在应用时容易因为内阻值变大，导致性能效果不佳，无法发挥应有的效能。

有鉴于此，本发明为了改善锂电池正、负极板与石墨烯材料的混合技术，提出了一种在锂电池正、负极板添加石墨烯的方法，可以将石墨烯均匀地混合在正、负极板之中。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种在锂电池正、负极板添加石墨烯的方法，是利用双层涂布的方式将石墨烯与正、负极板的材料结合，使得石墨烯及正、负极板的材料不会有混合不均或是团聚的现象，由此达到均匀分散的效果，以增加电极板材料的稳定性。同时，石墨烯的引入延长了最终形成的锂电池的二次使用循环寿命，并且提高了电池的充、放电倍率及使用上的安全性。

本发明的另一目的在于提供一种在锂电池正、负极板添加石墨烯的方法，是利用分开均匀搅拌的方式，再搭配双层涂布机涂布的技术手段，可以去除传统锂电池电极在混合石墨烯时在制备过程中的混合缺失。此外，利用计算机程序设定自动化搅拌设施，并分配不同阶段的搅拌、混合，可以有效减少人力资源及制备上的时间成本。

为了达到上述的目的，本发明提供一种在锂电池正、负极板添加石墨烯的方法，包含下列步骤：

1)混合黏结剂及活性溶剂，搅拌，形成透明液体；

2)将步骤1)所得透明液体等分成三部分，分别与正极混合材料、负极混合材料及石墨烯材料一同搅拌；

3)将一同搅拌后的正极混合材料与透明液体进一步混合均匀，得到正极涂布材料；将一同搅拌后的负极混合材料与透明液体进一步混合均匀，得到负极涂布材料；石墨烯材料与透明液体经搅拌后，得到石墨烯涂布材料；

4)将所述石墨烯涂布材料与所述正极涂布材料一同涂布至正极金属层上，得到锂电池的正极板将所述石墨烯涂布材料与所述负极涂布材料一同涂布至负极金属层上，得到锂电池的负极板。

优选的，所述正极混合材料由正极活性物质材料及石墨烯导电剂组成，所述负极混合材料由负极活性物质及石墨烯导电剂组成。优选的，所述正极活性物质材料为锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂钴镍氧化物、锂钴镍锰氧化物或磷酸锂铁氧化物，所述负极活性物质材料为介相碳微球、天然石墨、人造石墨或硅碳复合材料。

优选的，按重量百分计，所述正极混合材料中的石墨烯导电剂占正极活性物质材料的1％-6％，所述负极混合材料中的石墨烯导电剂占负极活性物质材料的1％-6％；所述正极活性物质材料占所述正极涂布材料的85％～95％，所述负极活性物质材料占所述负极涂布材料的87％～93％；与所述正极涂布材料结合的黏结剂占所述正极涂布材料的4％～8％，与所述负极涂布材料结合的黏结剂占所述负极涂布材料的4％～8％；与所述正极涂布材料结合的活性溶剂占所述正极涂布材料的45％-60％，与所述负极涂布材料结合的活性溶剂占所述负极涂布材料的45％-60％；涂布于所述正极板上的石墨烯涂布材料占所述正极板上涂布材料的1％～6％，涂布于所述负极板上的石墨烯涂布材料占所述负极板上涂布材料的1％～6％。

优选的，所述活性溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

优选的，步骤1)中所述透明液体是通过搅拌机混合搅拌所述黏结剂及所述活性溶剂形成的。

优选的，步骤2)中透明液体等分成三部分后，是通过三个周波震荡搅拌机，分别与所述正极混合材料、所述负极混合材料及所述石墨烯材料一同搅拌的。

优选的，步骤3)中所述正极涂布材料是通过均质机，将经一同搅拌后的透明液体及正极混合材料进一步混合均匀形成的；所述负极涂布材料是通过另一均质机，将经一同搅拌后的透明液体及负极混合材料进一步混合均匀形成的。

优选的，步骤4)中涂布操作前，所述正极涂布材料、所述负极涂布材料及所述石墨烯涂布材料分别转入三个周转桶以维持持续搅拌状态。