[发明专利]一种基于石墨烯改性的锂电池电极材料的制备方法

说明书

本发明公开一种基于石墨烯改性的锂电池电极材料的制备方法，通过对锂电池负极材料以及石墨烯进行改性，并将改性后的石墨烯包覆在锂电池电极材料的表面形成包覆层，减小锂电池负极材料与电池电解液之间的接触面积，提高锂电池的循环性能与充放电性能；本发明通过对氧化石墨烯进行多步骤的剥离，得到片层数低的氧化石墨烯，其中通过阶梯式升温加热对氧化石墨烯连续进行两次片层剥离并在第二次加热剥离时对氧化石墨烯进行了还原，减少了加工步骤，并提升的剥离效果，改善了传统工艺中石墨无法被充分氧化，导致最终产品中混有大量的石墨片层的状况。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体的，涉及一种基于石墨烯改性的锂电池电极材料的制备方法。

背景技术

随着传统的化石能源的日益枯竭，人们对于新能源有着越来越强烈的渴求，锂电池作为一种高容量的电力载体，其强大的竞争优势使其受到了格外的重视，锂电池除了在便携式移动设备中得到广泛应用外，在中大型设备中，如新能源汽车中也具有良好的发展前景，而目前的锂电池的发展遭遇瓶颈，人们开始更多的将目光放在如何对现有的锂电池材料结构进行改性从而得到性能更优的锂电池。

现有技术中锂电池的负极材料几乎都是碳素材料，使用较多的如人工石墨、天然石墨、中间相炭微球、碳纤维与碳纳米管等，近年来人们对锂电池的研究主要在如何提高锂电池的质量比容量、体积比容量、充放电效率、循环性能等因素，最常用最有效的做法就是对负极材料与正极材料进行改性处理，在碳负极材料的表面形成一层包覆结构，在保证锂电池负极材料与电解液之间的离子交换的同时，降低锂电池负极材料与电解液的接触面积，从而保护锂电池负极材料，降低锂电池负极材料与电机液之间的副反应，从而提高锂电池的循环性能，但是现有技术中的包覆材料包覆效果不佳，且传统包覆材料对锂离子的穿透能力有限，为了解决这一问题，提高锂电池的性能，本发明提供了以下技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于石墨烯改性的锂电池电极材料的制备方法。

本发明需要解决的技术问题为：

1、如何提高锂电池负极材料的性能，使其具有更加优良的锂离子传导性能，从而提高锂电池的充放电性能与循环性能；

2、现有技术中，能够进行大批量生产方法所制备形成的石墨烯片层数较大，很难得到单层石墨烯、双层石墨烯或少层石墨烯，导致在利用石墨烯进行生产时无法达到预期的效果。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于石墨烯改性的锂电池电极材料的制备方法，其具体生产步骤为：

步骤一：将锂电池负极材料与无水乙醇混合后加入球磨罐中，以220-300r/min的转速下湿磨4-6h，得到初处理锂电池负极材料，该步骤能够通过机械剪切力在锂电池负极材料表面形成一层亲水膜，提升负极材料颗粒的亲水性，提升负极材料颗粒在水中的分散效果；

步骤二：将聚乙烯醇加入去离子水中搅拌后完全溶解得到聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇水溶液的质量浓度为7％-11％，将初处理锂电池负极材料加入聚乙烯醇水溶液中，以240-540r/min的转速搅拌5-7min后，超声处理40-60min，通过超声空化作用提升聚乙烯醇分子在初处理锂电池负极材料表面的依附能力，然后进行过滤得到改性锂电池负极材料，不做干燥处理；

步骤三：将乙二醛加入N-甲基吡咯烷酮中，乙二醛在N-甲基吡咯烷酮中的质量浓度为4％-6％，搅拌混合均匀后，将改性石墨烯加入其中，超声处理40-60min，过滤得到二次改性石墨烯，不做干燥处理；