[发明专利]含微米级石墨烯包覆的单晶正极材料的锂离子电池电极

说明书

本发明涉及锂离子电池相关的技术领域，更具体地，本发明第一方面提供一种含有微米级石墨烯包覆的单晶正极材料的锂离子电池电极，制备原料包括微米级石墨烯包覆的单晶正极材料、导电剂、粘结剂以及集流体；其中，微米级石墨烯包覆的单晶正极材料的制备原料包括正极材料以及石墨烯，石墨烯的粒径为1μm～20μm；优选为1μm～10μm。本发明提供一种含有微米级石墨烯包覆的单晶正极材料的锂离子电池电极，其正极材料表面覆盖有特定形貌的微米级石墨烯，这种形貌覆盖的石墨烯不会改变单晶正极材料原有的晶相结构与尺寸，有利于所制备得到的电池材料的阻抗更小、45℃循环容量保持率更高、高倍率放电和充电容量保持率更高，优化电池的综合性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池相关的技术领域，更具体地，本发明提供一种含微米级石墨烯包覆的单晶正极材料的锂离子电池电极。

背景技术

随着近几年锂离子电池及其相关材料制备技术的发展，锂离子电池无疑已取代了镍氢、铅酸等电池成为科技含量高且应用最为广泛的新一代电源，具有绿色环保、能量密度高、循环性能好、安全性能好等优势，被称为“最有前途的化学电源”，中国已成为全球锂离子电池发展最迅速及最活跃的地区之一。锂离子电池正极材料是决定电池性能的关键因素之一，因此当前形势下，开发出具有良好热安全性能和循环稳定性能的锂离子电池正极材料已迫在眉睫。

石墨烯作为一种具有良好导电性的材料，非常适合作为包覆材料对锂离子正极材料进行表面改性，但是具体什么结构的包覆材料可以有效对电池的综合性能进行有效改善，还没有具体的现有技术进行分析与研究，因此本发明提供一种含有微米级石墨烯包覆的单晶正极材料的锂离子电池电极，探究一下微米级石墨烯包覆正极材料的微观性能使得其能够有效提高电池的综合使用性能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明第一方面提供一种含有微米级石墨烯包覆的单晶正极材料的锂离子电池电极，制备原料包括微米级石墨烯包覆的单晶正极材料、导电剂、粘结剂以及集流体；其中，微米级石墨烯包覆的单晶正极材料的制备原料包括正极材料以及石墨烯，石墨烯的粒径为1μm～20μm；优选为1μm～10μm。

作为本发明的一种优选技术方案，正极材料包括LiCoO₂和\或LiNi_xCo_yMn_zO₂和\或LiNi_xCo_yAl_zO₂，x+y+z＝1，0.2≤x≤0.95，0.05≤y≤0.4，0.05≤z≤0.5；正极材料为层状单晶结构，属于R-3m空间群。

作为本发明的一种优选技术方案，石墨烯的包覆层数为1～30层；优选为5～20层。

作为本发明的一种优选技术方案，石墨烯片径与正极材料的D₅₀粒径之比在(0.01～2)：1。

作为本发明的一种优选技术方案，在X射线衍射图谱中，石墨烯包覆的正极材料的图谱与正极材料的图谱峰形相同，相对强度分布次序相同，衍射峰整体偏移角度小于3°。

作为本发明的一种优选技术方案，粒度分布图中，石墨烯包覆的正极材料的粒度分布与正极材料的粒度分布基本相同；优选地，石墨烯包覆的正极材料的D50与正极材料的D50的差值小于1000nm；优选地，石墨烯包覆的正极材料的D50与正极材料的D50的差值小于700nm；进一步优选地，石墨烯包覆的正极材料的D50与正极材料的D50的差值小于400nm。

作为本发明的一种优选技术方案，激光拉曼图谱中，石墨烯包覆的正极材料中包覆表面的D峰、G峰以及G’峰分别与石墨烯的D峰、G峰以及G’峰完全对应。

作为本发明的一种优选技术方案，微米级石墨烯包覆的单晶正极材料的TEM图满足图1；SEM图满足图2～3；优选地，微米级石墨烯与其在正极材料的接触点处的切线的夹角小于5°；进一步优选地，微米级石墨与正极材料表面的最长距离为小于3nm。