[发明专利]一种含石墨烯包覆单晶正极材料的锂离子电池电极的制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池电极领域，具体涉及到一种含石墨烯包覆单晶正极材料的锂离子电池电极的制备方法。一种含石墨烯包覆单晶正极材料的锂离子电池电极的制备方法，步骤包括将含石墨烯包覆单晶正极材料与导电剂和粘结剂混合后再加入N‑甲基吡咯烷酮调节固含量后涂布在集流体上制备得到。本发明提供一种含石墨烯包覆单晶正极材料的锂离子电池电极的制备方法，通过该制备方法得到锂离子电池电极，由于包含特殊正极材料，其表面覆盖有特定形貌的石墨烯，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锂离子电池的阻抗更小、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，优化锂离子电池的综合性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池电极领域，更具体地，本发明涉及一种含石墨烯包覆单晶正极材料的锂离子电池电极的制备方法。

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。

石墨烯作为一种新型碳纳米材料，具有远大于传统材料的比表面积，以及较高的电导率和优异的耐腐蚀性，可用于提高锂离子电池的倍率性能等。但石墨烯在应用到锂离子电池正极材料时极易相互团聚，堆积密度较低并难以分散，这会使电池的体积能量密度降低和极片涂覆工艺难度加大。并且，对于石墨烯材料和正极材料混合的复合材料，由于石墨烯材料和正极材料接触不充分而接触电阻很大，因此急需设计一种能使石墨烯均匀分散于正极材料表面的制备工艺，提高锂离子电池的使用性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种含石墨烯包覆单晶正极材料的锂离子电池电极的制备方法，步骤包括将含石墨烯包覆单晶正极材料与导电剂和粘结剂混合后再加入N-甲基吡咯烷酮调节固含量后涂布在集流体上制备得到；且所述含石墨烯包覆单晶正极材料是通过将含有石墨烯的胶液与正极活性物质进行混合后得到浆料，将浆料干燥得到；所述正极活性物质为单晶材料，具有单晶形貌，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；晶体结构为层状，属于R-3m空间群。

作为一种优选的技术方案，所述含石墨烯包覆单晶正极材料、导电剂和粘结剂按照质量比为(90～99)：(0.5～5)：(0.5～5)混合。

作为一种优选的技术方案，所述导电剂选自碳类材料、金属类材料、导电聚合物中的一种或多种。

作为一种优选的技术方案，所述粘结剂选自聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯酸酯化的苯乙烯-丁二烯橡胶、环氧树脂、尼龙中的一种或多种。

作为一种优选的技术方案，所述含石墨烯包覆单晶正极材料的TEM图满足附图1-3；且所述含石墨烯包覆单晶正极材料的SEM图满足附图4-6。

作为一种优选的技术方案，所述含石墨烯包覆单晶正极材料中石墨烯在单晶正极材料表面的包覆厚度小于10nm。

作为一种优选的技术方案，所述含石墨烯包覆单晶正极材料中石墨烯与正极材料表面的最长距离小于3nm；更优选的，所述含石墨烯包覆单晶正极材料中石墨烯与正极材料表面的最长距离几乎为0nm。