[发明专利]一种提高锂离子电池循环性能的添加剂

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种提高锂离子电池循环性能的添加剂。一种提高锂离子电池循环性能的添加剂为磷烯‑石墨烯混合材料，通过其添加到正极活性材料中，来提高锂离子电池的循环稳定性；磷烯‑石墨烯混合材料是通过磷烯和石墨烯在N‑甲基‑2‑吡咯烷酮中进行自组装后得到。有益效果：本发明采用磷烯‑石墨烯混合材料添加在正极活性材料中，来提高Li⁺的扩散速率，增强锂离子电池的循环稳定性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种提高锂离子电池循环性能的添加剂。

背景技术

锂离子电池具有比容量大、放电电压高而平稳、低温性能好、环境友好、安全、寿命长等优点。锂离子电池主要有正极、负极、电解液和隔膜组成，正极材料多为过渡金属嵌锂化合物，如层状结构的LiCoO₂、LiNiO₂、LiNi_1-x-yMn_yO₂(0≤x，y≤1，x+y≤1)。锂离子电池正极材料是决定电池性能的主要因素之一，相对锂离子电池负极材料，正极材料的研究进展较为滞后，成为制约锂离子电池性能提高的瓶颈。

石墨烯是近年发现的二维碳原子晶体，是一种单层或多层极薄的石墨材料，具有极大的理论表面积(2600m²/g)、材料本身的电子迁移率高(15000cm²/(V·S))、化学稳定性好以及力学性能优异，因而具有较高的储锂能力。目前石墨烯用于锂离子电池正负极材料的修饰研究也有较多报道，但是，在充放电过程中石墨烯材料的容量也会发生衰减，其循环稳定性能较差，主要是因为石墨烯材料在嵌锂过程中体积膨胀造成的，还有一部分原因是石墨烯的氧化还原电位不够高，锂离子的迁移速率有待进一步提高。

发明内容

为了解决现有技术中锂离子电池的循环稳定性较差的问题，本发明在于提供一种提高锂离子电池循环稳定能的添加剂。通过将磷烯-石墨烯混合材料添加到电池正极活性材料中，来改善锂离子电池的循环稳定性能。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种提高锂离子电池循环性能的添加剂，所述添加剂为磷烯-石墨烯混合材料，所述添加剂添加在正极活性材料中，添加剂与正极活性材料的质量比为1-2:10。

优选地，所述磷烯-石墨烯混合材料中磷烯和石墨烯的质量比为15-20:1-5。

优选地，所述正极活性材料为镍酸锂、锰酸锂或磷酸铁锂。

优选地，所述磷烯-石墨烯混合材料时通过磷烯和石墨烯在N-甲基-2-吡咯烷酮中进行自组装后得到，具体步骤如下：

(1)将磷烯加入到N-甲基-2-吡咯烷酮中，进行超声处理，得到磷烯溶液；

(2)将石墨烯加入到N-甲基-2-吡咯烷酮中，进行超声处理，得到石墨烯溶液；

(3)将步骤(1)中的磷烯溶液和步骤(2)中的石墨烯溶液混合后，进行搅拌均匀，得到混合溶液；

(4)将上述混合溶液放入氩气套箱内进行蒸发扩散，使得磷烯和石墨烯形成自组装通道，然后清洗出去多余N-甲基-2-吡咯烷酮，干燥，得到磷烯-石墨烯混合材料。

优选地，步骤(1)中所述超声的频率为60-80Hz，超声的时间为8-12h。

优选地，步骤(2)中所述超声的频率为40-50Hz，超声的时间为0.5-2h。

优选地，所述磷烯溶液和石墨烯溶液的浓度为0.05-0.5mg/mL。

优选地，步骤(3)中磷烯溶液和石墨烯溶液混合时的体积比为1:1。

优选地，所述氩气套箱中的温度为20-30℃。