[发明专利]带石墨烯/金属线复合层的锂电池、正极片及制备方法

摘要

本发明公开一种带石墨烯/金属线复合层的锂电池、正极片及制备方法，该带石墨烯/金属线复合层的锂电池正极片包括正极基板、石墨烯/金属线复合层和正极活性层，若干个所述石墨烯/金属线复合层和若干个所述正极活性层间隔叠层设置于所述正极基板上，且各所述石墨烯/金属线复合层的厚度为各所述正极活性层的厚度的万分之一至十万分之一。本发明的技术方案中，在锂电池的正极基板上，间隔叠层设置有石墨烯/金属线复合层和正极活性层，石墨烯/金属线复合层可以有效提高正极活性层中的电子导电率和锂离子扩散速率。 1

主权项

1.一种带石墨烯/金属线复合层的锂电池正极片，其特征在于，包括正极基板、石墨烯/金属线复合层和正极活性层，若干个所述石墨烯/金属线复合层和若干个所述正极活性层间隔叠层设置于所述正极基板上，且各所述石墨烯/金属线复合层的厚度为各所述正极活性层的厚度的万分之一至十万分之一。

2.如权利要求1所述的带石墨烯/金属线复合层的锂电池正极片，其特征在于，所述石墨烯/金属线复合层是以金属线作为催化剂模板通过等离子体化学气相沉积法使碳源在所述金属线或金属丝的外表面生成石墨烯覆层而形成的。

3.如权利要求2所述的带石墨烯/金属线复合层的锂电池正极片，其特征在于，所述金属线的直径为100nm~500μm。

4.如权利要求1‑3任一项所述的带石墨烯/金属线复合层的锂电池正极片，其特征在于，所述金属线为纳米铁线、纳米铜线、纳米钴线、纳米镍线、纳米钼线、纳米铂线、纳米钨线、纳米钒线或其合金纳米线。

5.如权利要求1‑3任一项所述的带石墨烯/金属线复合层的锂电池正极片，其特征在于，所述正极活性层采用磷酸铁锂或钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料。

6.一种带石墨烯/金属线复合层的锂电池，其特征在于，包括如权利要求1‑5任一项所述的带石墨烯/金属线复合层的锂电池正极片。

7.一种权利要求1‑5任一项所述的带石墨烯/金属线复合层的锂电池正极片的制备方法，其特征在于，包括步骤：

a.在正极基板上采用电沉积法制备金属线，并将作为催化模板的金属线放入化学气相沉积反应室，导入氢气和保护气，加热至反应温度500~1000℃后，恒温20~40分钟，导入碳源进行反应，反应结束后冷却至室温，制得第一层石墨烯/金属线复合层；

b.使用N‑甲基吡咯烷酮溶解聚偏乙烯，将正极活性材料与溶解的聚偏氟乙烯溶液按照质量比20:1混合后放入球磨机中研磨，并干燥制得正极活性材料浆料；

c.将所述正极活性材料浆料涂覆于所述第一层石墨烯/金属线复合层上，并干燥制得第一层正极活性层；

d.在所述第一正极活性层上采用如步骤a所述的方法制得第二层石墨烯/金属线复合层；

e.在所述第二层石墨烯/金属线复合层上涂覆所述正极活性材料浆料，并干燥制得第二层正极活性层；

f.多次重复步骤d和步骤e以获得间隔设置的石墨烯/金属线复合层和正极活性层。

8.如权利要求7所述的带石墨烯/金属线复合层的锂电池正极片的制备方法，其特征在于，所述碳源为甲烷、乙烯、乙炔、乙烷、丙烷、丙烯或它们的混合气体。

9.如权利要求7所述的带石墨烯/金属线复合层的锂电池正极片的制备方法，其特征在于，所述碳源为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丙酮、二甲基甲酰胺、N‑甲基吡咯烷酮或它们的混合液体。

10.如权利要求7所述的带石墨烯/金属线复合层的锂电池正极片的制备方法，其特征在于，所述保护气为氮气、氩气、氦气或它们的混合气体。