[发明专利]一种用于锂电池的带有石墨烯的铝箔及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于锂电池的带有石墨烯的铝箔及其制备方法，涉及锂电池正极材料领域，该方法包括以下步骤：将铝箔浸入腐蚀剂并通电进行腐液，将多孔铝箔基底放入等离子气相沉降设备中，抽真空，升温至多孔铝箔基底的温度为980～1000℃，引入混有甲烷的惰性气体，得到石墨烯铝箔；在石墨烯铝箔的表面喷溅银离子，得到银包石墨烯铝箔；将有机锂、有机钴和有机锰溶解于甲壳素溶液中，得到反应液，将反应液置于温度为900～1000℃的惰性气体环境中煅烧1～2h，自然冷却，得到碳包裹的锂、钴、锰氧化物，其中，碳为多孔结构，将多孔碳与粘合剂混合后涂覆于银包石墨烯铝箔上。本发明能够避免活性物质脱落，提高电池的使用寿命。

技术领域

本发明涉及锂电池正极材料领域，具体涉及一种用于锂电池的带有石墨烯的铝箔及其制备方法。

背景技术

锂离子电池的储能密度较大、充放电速度较快，且使用安全性较高，对环境较友好，广泛应用于汽车、医疗、电子产品中，锂离子电池的电芯能量密度与电极极片有着较大的关系，同时，与极片相应的集流体也有着较大的关系。

锂离子电池的正极集流体通常为铝箔，铝箔上附着有活性物质，目前的活性物质大多通过粘附剂粘附在铝箔表面，由于活性物质与铝箔之间的相互作用力较弱，导致活性物质在使用时容易发生脱落，不仅会降低锂离子电池的充放电效率，还会导致电池寿命较低。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于锂电池的带有石墨烯的铝箔及其制备方法，能够避免活性物质脱落，提高电池的使用寿命。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种用于锂电池的带有石墨烯的铝箔的制备方法，包括以下步骤：

S1、将铝箔浸入腐蚀剂并通电进行腐液，腐蚀剂包括0.2～0.5mol/L的HCl、0.1～0.5mol/L的H2O2、0.1～0.3mol/L的乙酸醇，腐蚀时间为1～3min，再加入磷酸三乙醇胺至浓度为1～1.2mol/L钝化2～5min，得到多孔铝箔基底；

S2、将多孔铝箔基底放入等离子气相沉降设备中，抽真空，升温至多孔铝箔基底的温度为980～1000℃，引入混有甲烷的惰性气体，其中，甲烷的含量为3～6％，气流速度为50sccm，氢气500sccm，沉积时间为30～40s，然后通入惰性气体和氢气进行冷却至室温，得到石墨烯铝箔；

S3、使用等离子溅射仪在石墨烯铝箔的表面喷溅银离子，且喷溅后石墨烯表面留有一定空白部分，得到银包石墨烯铝箔；

S4、将甲壳素加入温度为45℃的氯化氢溶液中搅拌30min，离心分离出甲壳素溶液，将有机锂、有机钴和有机锰溶解于甲壳素溶液中，得到反应液，将反应液置于温度为900～1000℃的惰性气体环境中煅烧1～2h，自然冷却，得到碳包裹的锂、钴、锰氧化物，其中，碳为多孔结构；

S5、将碳包裹的锂、钴、锰氧化物与粘合剂混合后涂覆于银包石墨烯铝箔上。

进一步的，步骤S2中所示石墨烯的厚度为10～15nm。

进一步的，步骤S3中所示银离子的厚度为1～3nm。

进一步的，步骤S4中所述碳为不规则形状，直径为10～20nm。

进一步的，所述粘合剂为羧甲基纤维素钠、环氧树脂导电胶、酚醛树脂导电胶、聚氨酯导电胶、热塑性树脂导电胶或聚酰亚胺导电胶。

进一步的，所述有机锂为甲基锂、丁基锂或苯基锂；所述有机钴为硬脂酸钴、新癸酸钴或硼酰化钴；所述有机锰为锰的羰基化合物或氨基甲酸盐。

一种采用上述方法制备的带有石墨烯铝箔，包括自下而上依次连接的铝箔、石墨烯层、银离子层和碳结构层，所述石墨烯层的顶部至少1/2能够直接与碳结构层连接。