[发明专利]一种锂电池电极

说明书

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种锂电池电极。

背景技术

近年来，由于环境污染和能源匮乏，各国都在努力寻找新的绿色环保可持续发展的能源。锂电池是迄今为止通用性最强、适应性最广的二次电池，广泛应用于消费电子产品、电动汽车和医疗电子器械中。锂电池具有能量密度高、循环寿命长、工作电压高等优点。

锂电池在充放电的反应过程中伴随着锂离子的传输与电子的迁移 , 因此需要电极中的导电添加剂有良好的导电性能与大的径厚比 ( 纵横比 ), 才能确保良好导电网络的形成, 进而具有较低电极电阻率, 另一方面则需与活性物质和集流体有良好的界面接触 , 才能保证循环过程中导电网络的完整性与连续性, 同时具备以上两种特性的导电添加剂才能使电极活性材料具有高的利用率和良好的电池性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种锂电池电极。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种锂电池电极，由以下步骤制成：

（1）按照重量份数，取1-3份石墨加入12-14份高锰酸钾溶液中,在溶液温度为12-15℃条件下加入2-4份插层剂，保温，以200r/min转速搅拌20小时，然后过滤再用去离子水进行水洗2min，再采用去离子水浸泡30-40min，然后进行烘干，得可膨胀石墨，将可膨胀石墨置于微波炉中进行膨胀，膨胀时间为10-12s，得膨胀石墨；

（2）将膨胀石墨放入通有氮气的高温炉,温度设定1150-1180℃,加热时间30-40s，进行二次膨胀，得到二次膨胀石墨；

（3）取二次膨胀石墨在体积比为6-8：1的N，N-二甲基甲酰胺与水混合溶液中55℃超声剥离4h，制备石墨烯；

（4）对石墨烯进行低温等离子体处理，处理气体为氩气，工作压力为150Pa，处理功率为150W，处理时间为30-35s，即可；

（5）按照重量份数，取步骤（4）制得的石墨烯3-5份，与3-5份粘结剂和110-120份锂电池活性材料混合成电极浆料，涂布制成电极；所述锂电池活性材料为氧化铋包覆氧化锌。

进一步的，所述高锰酸钾质量分数为8-10%。

进一步的，所述插层剂为浓硫酸。

进一步的，所述微波炉功率为8kW,温度为960℃。

进一步的，所述N，N-二甲基甲酰胺与水混合溶液中N，N-二甲基甲酰胺与水按1：20质量比例混合而成。

进一步的，所述粘结剂为聚乙烯醇、聚四氟乙烯中任一种。

进一步的，所述氧化铋包覆氧化锌具体为：

（1）按80：1.5：0.2的质量比例将氧化锌、硝酸铋、钛酸锂放入球磨罐，控制球料比为100：3，然后添加氧化锌质量3倍的无水乙醇，进行球磨2-3小时，然后进行干燥去除无水乙醇，得到固体混合物；

（2）向固体混合物中添加其质量0.28%的氢氧化钠，然后再添加固体混合物质量0.2%的去离子水，搅拌均匀，继续球磨30min，得到混合物料；

（3）将混合物料置于马弗炉里，以10℃/min速率匀速升温，加热至520℃，保温30min，然后冷却至450℃，保温1.5小时，然后再自然冷却至室温，得到固体粉末，将固体粉末按1：15质量比例添加到无水乙醇中，以2500r/min转速搅拌2小时，然后再静置30min，最后真空干燥至室温，即得。

本发明相比现有技术具有以下优点：通过本发明方法制备的锂电池电极可大幅提升锂电池在大电流放电下的电容量及电池循环寿命，且提升其电极材料的功率及能量密度，本发明制备方法工艺简单，操作方便，再现性强，制成电池产品的电化学性能高、安全性能高，首次放电比容量大；使用本发明的正极添加剂的锂电池显著改善了锂电池的循环性能以及使用寿命。

具体实施方式

实施例1

一种锂电池电极，由以下步骤制成：

（1）按照重量份数，取1份石墨加入12份高锰酸钾溶液中,在溶液温度为12℃条件下加入2份插层剂，保温，以200r/min转速搅拌20小时，然后过滤再用去离子水进行水洗2min，再采用去离子水浸泡30min，然后进行烘干，得可膨胀石墨，将可膨胀石墨置于微波炉中进行膨胀，膨胀时间为10s，得膨胀石墨；

（2）将膨胀石墨放入通有氮气的高温炉,温度设定1150℃,加热时间30s，进行二次膨胀，得到二次膨胀石墨；

（3）取二次膨胀石墨在体积比为6：1的N，N-二甲基甲酰胺与水混合溶液中55℃超声剥离4h，制备石墨烯；