硼摻雜石墨烯複合電極材料及其製備方法、鋰離子電池及其製備方法

2023-10-19 10:41:07 2

硼摻雜石墨烯複合電極材料及其製備方法、鋰離子電池及其製備方法
【專利摘要】一種硼摻雜石墨烯複合電極材料，包括硼摻雜石墨烯、六氟磷酸鋰和N-甲基吡咯烷酮；硼摻雜石墨烯和六氟磷酸鋰分散在N-甲基吡咯烷酮中。其製備方法為：將石墨進行氧化，得到氧化石墨；將氧化石墨分散在去離子水中，超聲2小時~4小時，過濾，烘乾，得到氧化石墨烯；將氧化石墨烯與三氧化二硼混合後置於惰性氣體的氣氛下，升溫至800°C~1300°C並保溫0.5小時~2小時後冷卻至室溫，得到混合物，除去殘留的三氧化二硼，洗滌，乾燥，得到硼摻雜石墨烯；將硼摻雜石墨烯和六氟磷酸鋰置於N-甲基吡咯烷酮中並超聲處理，然後於真空下攪拌，得到不易團聚且儲能容量較高硼摻雜石墨烯複合電極材料。本發明還提供一種使用了硼摻雜石墨烯複合電極材料的鋰電子電池及其製備方法。
【專利說明】硼摻雜石墨烯複合電極材料及其製備方法、鋰離子電池及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石墨烯複合電極材料領域，特別是涉及硼摻雜石墨烯複合電極材料及其製備方法和使用該硼摻雜石墨烯複合電極材料的鋰離子電池及其製備方法。
【背景技術】
[0002]二十世紀九十年代，碳材料作為儲能材料的使用推動了超級電容器、鋰離子電池的大力發展。而石墨烯作為一種新型碳材料，自從2004年被發現以來，由於其二維單分子層結構以及優異的物理性質，如高的理論比表面積、優異的機械強度、良好的柔韌性和高的電導率等，給能源等領域中的材料帶來巨大變革。
[0003]石墨烯非常容易衍生化，其衍生物也受到研究者的廣泛關注，目前石墨烯衍生物主要有氮摻雜石墨烯和硼摻雜石墨烯。其中硼摻雜石墨烯由於硼原子比碳原子外層少一個電子，呈P-型摻雜，相比石墨烯具有更好的儲能性能。硼摻雜石墨烯的硼含量越高，儲能性能越好，且欠電位沉積鋰的電位較高，在IV vsLi/Li+以上，不會形成SEI膜，因此硼摻雜石墨烯是一種理想欠電位沉積鋰的材料。但該材料容易團聚，導致其欠電位沉積的位點並不能充分利用，而且與電解液的浸潤性較差，所獲得的儲能容量並不高。

【發明內容】

[0004]基於此，有必要提供一種不易團聚且儲能容量較高的硼摻雜石墨烯複合電極材料及其製備方法和使用了硼摻雜石墨烯複合電極材料的鋰電子電池及其製備方法。
[0005]一種硼摻雜石墨烯複合電極材料的製備方法，包括硼摻雜石墨烯、六氟磷酸鋰和N-甲基吡咯烷酮；所述硼摻雜石墨烯和所述六氟磷酸鋰分散在所述N-甲基吡咯烷酮中。
[0006]在其中一個實施例中，所述硼摻雜石墨烯與所述六氟磷酸鋰的質量比為2: 1-25:1，所述N-甲基吡咯烷酮與所述六氟磷酸鋰的質量比為500: 1-5000:1。
[0007]一種硼摻雜石墨烯複合電極材料的製備方法，包括:
[0008]將石墨進行氧化，得到氧化石墨；
[0009]將所述氧化石墨分散在去離子水中，超聲2小時~4小時，過濾，烘乾，得到氧化石墨烯；
[0010]將所述氧化石墨烯與三氧化二硼混合後置於惰性氣體的氣氛下，升溫至800° 0-1300。C並保溫0.5小時小時後冷卻至室溫，得到混合物，除去殘留的三氧化二硼，洗滌，乾燥，得到硼摻雜石墨烯 '及
[0011]將所述硼摻雜石墨烯和所述六氟磷酸鋰置於N-甲基吡咯烷酮中並超聲處理，然後於真空下攪拌，得到硼摻雜石墨烯複合電極材料。
[0012]在其中一個實施例中，所述硼摻雜石墨烯與所述六氟磷酸鋰的質量比為2: 1-25:1，所述N-甲基吡咯烷酮與所述六氟磷酸鋰的質量比為500: 1-5000:1。
[0013]在其中一個實施例中，所述氧化石墨與三氧化二硼的質量比為0.5:1-4:10[0014]在其中一個實施例中，所述除去殘留的三氧化二硼的步驟為將所述混合物置於3mol/L的氫氧化鈉溶液中攪拌2小時~4小時後過濾。
[0015]一種鋰離子電池，包括電池殼體及收容在所述電池殼體內的電極片、對電極、隔膜和電解液；
[0016]所述電極片包括權利要求1所述的硼摻雜石墨烯複合電極材料；
[0017]所述對電極為鋰片；
[0018]所述對電極、隔膜和電極片依次層疊設置。
[0019]一種鋰離子電池的製備方法，包括:
[0020]將所述的硼摻雜石墨烯複合電極材料、粘結劑及導電劑混合均勻，得到漿料；
[0021]將所述漿料塗覆在銅箔上，經乾燥、切片處理製得電極片；
[0022]提供鋰片作為對電極；
[0023]按照所述對電極、隔膜和所述電極片的順序依次層疊組裝得到電芯；及
[0024]在所述電芯外包覆電池殼體，並向所述電池殼體內注入電解液，密封后得到鋰離子電池。
[0025]在其中一個實施例中，所述硼摻雜石墨烯複合電極材料、粘結劑及導電劑的質量比85:5:10 ;所述粘結劑由羧甲基纖維素和丁苯橡膠組成，所述導電劑為乙炔黑。
[0026]在其中一個實施例中，所述電解液為六氟磷酸鋰/碳酸丙烯酯(LiPF6/PC)。
[0027]上述硼摻雜石墨烯複合電極材料及其製備方法和使用了硼摻雜石墨烯複合電極材料的鋰電子電池及其製備方法中，將硼摻雜石墨烯與六氟磷酸鋰在N-甲基吡咯烷酮中混合，獲得硼摻雜石墨烯複合電極材料。由於硼摻雜石墨烯和六氟磷酸鋰在N-甲基吡咯烷酮中的分散性都非常好，六氟磷酸鋰處於硼摻雜石墨烯的片層與片層間，可以防止片層間的團聚。且這種複合材料中含有六氟磷酸鋰，電解液也是六氟磷酸鋰，所以電解液對複合材料的浸潤性較好。因此硼摻雜石墨烯複合電極材料的欠電位沉積的位點可以充分利用，從而有效提高硼摻雜石墨烯的儲能位點。該材料用作鋰離子電池負極材料時表現出優異的儲能性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為一實施方式的硼摻雜石墨烯複合電極材料的製備方法的流程圖；
[0029]圖2為一實施方式的鋰離子電池的製備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合實施方式及附圖，對硼摻雜石墨烯複合電極材料的製備方法和鋰離子電池的製備方法作進一步的詳細說明。
[0031]一實施方式的硼摻雜石墨烯複合電極材料，包括硼摻雜石墨烯和六氟磷酸鋰；硼摻雜石墨烯和六氟磷酸鋰分散在N-甲基吡咯烷酮中。
[0032]本實施中，硼摻雜石墨烯和六氟磷酸鋰的質量比可以為2: f 25:1。N-甲基吡咯烷酮與六氟磷酸鋰的質量比可以為500: 1-5000:1。
[0033]上述硼摻雜石墨烯與六氟磷酸鋰分散在N-甲基吡咯烷酮中形成硼摻雜石墨烯複合電極材料，克服了硼摻雜石墨烯片層容易團聚的缺點，使得其欠電位沉積的位點可以充分利用，從而有效提高硼摻雜石墨烯的儲能位點；而且由於六氟磷酸鋰的存在，使硼摻雜石墨烯複合電極材料與電解液的浸潤性得到較大提高，使該材料用作鋰離子電池負極材料時具有優異的儲能性能。
[0034]請參閱圖1，一實施方式的硼摻雜石墨烯複合電極材料的製備方法包括以下步驟:
[0035]S101，將石墨進行氧化，得到氧化石墨。
[0036]其具體步驟為:將石墨加入至濃硫酸和濃硝酸的混合溶液中，在冰水混合浴中，保持溫度為0° C左右的條件下攪拌；然後慢慢地加入高錳酸鉀至混合溶液中，由於高錳酸鉀在酸性條件下具有強氧化性，可以對石墨進行氧化；再將混合溶液加熱至85° C進行反應，並保溫30分鐘，該保溫過程中，可以對石墨進一步進行氧化；加入去離子水，繼續保持85° C溫度30分鐘；然後加入過氧化氫至混合溶液中，去除過量的高錳酸鉀，得到氧化石墨溶液；將氧化石墨溶液進行抽濾，得到固體物，並用稀鹽酸和去離子水對固體物反覆洗滌，去除雜質，將固體物在真空乾燥箱中60° C溫度下乾燥12小時，得到氧化石墨。
[0037]本實施例中，石墨可以為99.5%的石墨。濃硫酸的質量分數為98%，濃硝酸的質量分數為65%。過氧化氫的質量分數為30%。
[0038]S102，將氧化石墨分散在去離子水中，超聲2小時~4小時，過濾，烘乾，得到氧化石墨稀。
[0039]其具體步驟為:將SlOl製得的氧化石墨分散在去離子水中形成氧化石墨溶液；將氧化石墨溶液進行超聲處理後對氧化石墨溶液過濾，得到固體物；乾燥固體物得到氧化石
墨稀。
[0040]本實施例中，氧化石墨的濃度可以為0.5g/L~l.0g/L，超聲的功率可以為500W，超聲時間可以為2小時小時。乾燥的過程為將固體物置於真空箱中60° C乾燥12小時。
[0041]S103，將氧化石墨烯與三氧化二硼混合後置於惰性氣體的氣氛下，升溫至800° 0-1300。C並保溫0.5小時小時後冷卻至室溫，得到混合物，除去殘留的三氧化二硼，洗滌，乾燥，得到硼摻雜石墨烯。
[0042]本實施例中，氧化石墨烯與三氧化二硼的質量比可以為0.5: f 4:1。惰性氣體可以為氬氣或氖氣，惰性氣體的流速可以為100mL/mirT400mL/min。升溫過程中的升溫速率可以為10° C/mirT30° C/min。除去殘留的三氧化二硼的步驟可以為待S102的氧化石墨烯三氧化二硼反應後，將獲得的混合物置於3mol/L的氫氧化鈉溶液攪拌2小時I小時，使沒有反應的三氧化二硼溶解，然後進行過濾。乾燥步驟可以為將經去離子水洗滌後的過濾物置於60° C真空烘箱中乾燥12小時，得到硼摻雜石墨烯。
[0043]S104，將硼摻雜石墨烯與六氟磷酸鋰置於N-甲基吡咯烷酮中，超聲處理混合物，真空攪拌，得到硼摻雜石墨烯複合電極材料。
[0044]本實施例中，先將硼摻雜石墨烯加入N-甲基吡咯烷酮中，硼摻雜石墨烯在N-甲基吡咯烷酮中的濃度可以為lg/L~10g/L。再在溼度低於5%的條件下，將六氟磷酸鋰加入至N-甲基吡咯烷酮中，避免材料吸水。六氟磷酸鋰在N-甲基吡咯烷酮中的濃度可以為0.2g/L~2g/L。超聲處理可以為用功 率為500W的超聲波清洗機對混合物超聲6小時。真空攪拌的時間可以為6小時。硼摻雜石墨烯複合電極材料中，硼摻雜石墨烯與六氟磷酸鋰的質量比可以為2:f25:l，N-甲基吡咯烷酮與六氟磷酸鋰的質量比可以為500: f5000:1。[0045]上述硼摻雜石墨烯複合電極材料的製備方法中，將硼摻雜石墨烯與六氟磷酸鋰在N-甲基吡咯烷酮中混合，獲得硼摻雜石墨烯複合電極材料。硼摻雜石墨烯是一種理想的欠電位沉積鋰的材料，但該材料容易團聚。通過硼摻雜石墨烯與六氟磷酸鋰在N-甲基吡咯烷酮中混合，克服了硼摻雜石墨烯片層容易團聚的缺點，使得其欠電位沉積的位點可以充分利用，從而有效提高硼摻雜石墨烯的儲能位點；而且由於六氟磷酸鋰的存在，使該材料與電解液的浸潤性大大提高，使該材料用作鋰離子電池負極材料時具有優異的儲能性能。同時，上述製備方法工藝簡單，適用於大規模工業生產。
[0046]—實施方式的鋰電子電池,包括電池殼體及收容在電池殼體內的電極片、對電極、隔膜和電解液；電極片硼摻雜石墨烯複合電極材料；對電極為鋰片；對電極、隔膜和電極片依次層疊設置。
[0047]本實施例中，隔膜可以為聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯(PP-PE-PP)三層隔膜。
[0048]上述鋰電子電池中，電極片中包括硼摻雜石墨烯複合電極材料，該材料通過硼摻雜石墨烯與六氟磷酸鋰在N-甲基吡咯烷酮中混合，克服了硼摻雜石墨烯片層容易團聚的缺點，使得其欠電位沉積的位點可以充分利用，從而有效提高硼摻雜石墨烯的儲能位點；而且由於六氟磷酸鋰的存在，使該材料與電解液的浸潤性大大提高，使該鋰離子電池具有優異的儲能性能。
[0049]請參閱圖2，一實施方式的鋰電子電池的製備方法包括以下步驟:
[0050]S201，將硼摻雜石墨烯複合電極材料、粘結劑及導電劑混合均勻，得到漿料。
[0051 ] 本實施例中，硼摻雜石墨烯複合電極材料、粘結劑及導電劑的質量比可以為85:5:10。粘結劑由羧甲基纖維素和丁苯橡膠組成。導電劑為乙炔黑。
[0052]S202，將漿料塗覆在銅箔上，經乾燥、切片處理製得電極片。
[0053]本實施例中，乾燥過程可以為先於80° C乾燥2小時，再於250° C乾燥2小時。
[0054]S203，提供鋰片作為對電極。
[0055]本實施例中，鋰片可以直接購買獲得。
[0056]S204，按照對電極、隔膜和電極片的順序依次層疊組裝得到電芯。
[0057]其中，隔膜可以為PP-PE-PP三層隔膜。
[0058]S205，在電芯外包覆電池殼體，並向電池殼體內注入電解液，密封后得到鋰離子電池。
[0059]本實施例中，電解液可以為LiPF6/PC。
[0060]上述電化學電容器的製備方法步驟簡單，操作可控，適合大規模的工業生產。
[0061]以下結合具體實施例來進行說明。
[0062]實施例1
[0063](I)氧化石墨的製備:稱取純度為99.5%的石墨lg，加入由90mL質量分數為98%的濃硫酸和25mL質量分數為65%的濃硝酸組成的混合溶液中，將混合溶液置於冰水混合浴環境下進行攪拌20分鐘；再慢慢地往混合溶液中加入6g高錳酸鉀，攪拌I小時；接著將混合溶液加熱至85° C並保持30分鐘；之後加入92mL去離子水繼續在85° C下保持30分鐘；加入IOmL質量分數30%的過氧化氫溶液，攪拌10分鐘；對混合溶液進行抽濾，再依次分別用IOOmL稀鹽酸和150mL去離子水對固體物進行洗滌，共洗滌三次，最後將固體物在60° C真空烘箱中乾燥12小時得到氧化石墨。[0064](2)氧化石墨烯的製備:將(I)中得到的氧化石墨分散在去離子水中，氧化石墨溶液的濃度為0.5g/L，用超聲波清洗機在功率為500W的條件下對氧化石墨溶液進行超聲2小時後過濾，將過濾物於60° C的真空烘箱中乾燥12小時，得到氧化石墨烯。
[0065](3)硼摻雜石墨烯的製備:取(2)中得到的氧化石墨烯與三氧化二硼混合均勻，其中氧化石墨烯與三氧化二硼的質量比為4:1，將混合均勻的混合物置於流速為400mL/min的氬氣氣氛下，以20° C/min升溫速率將混合物周圍的溫度升至800° C，並保持0.5小時；然後在流速為400mL/min的氬氣保護下自然降至室溫，將混合物置於3mol/L的氫氧化鈉溶液中，攪拌4小時，過濾，用去離子水洗滌過濾物，將洗滌後的過濾物置於60° C真空烘箱中乾燥12小時，得到硼摻雜石墨烯。
[0066](4)硼摻雜石墨烯複合電極材料的製備:取(3)中得到的硼摻雜石墨烯加入N-甲基吡咯烷酮中，硼摻雜石墨烯的濃度為2g/L，再在溼度低於5%的環境中加入六氟磷酸鋰，六氟磷酸鋰的濃度為0.2g/L，其中N-甲基吡咯烷酮與六氟磷酸鋰的質量比為5000:1。用超聲波清洗機在功率為500W的條件下超聲6小時，再將超聲後的混合液置於真空環境下機械攪拌6小時，得到硼摻雜石墨烯複合電極材料。
[0067]實施例2
[0068](I)氧化石墨的製備:稱取純度為99.5%的石墨3g，加入由285mL質量分數為98%的濃硫酸和72mL質量分數為65%的濃硝酸組成的混合溶液中，將混合物置於冰水混合浴環境下進行攪拌20分鐘；再慢慢地往混合物中加入12g高錳酸鉀，攪拌I小時；接著將混合物加熱至85° C並保持30分鐘；之後加入150mL去離子水繼續在85° C下保持30分鐘；加入18mL質量分數30%的過氧化氫溶液，攪拌10分鐘；對混合物進行抽濾，再依次分別用200mL稀鹽酸和30mL去離子水對固體物進行洗滌，共洗滌三次，將固體物在60° C真空烘箱中乾燥12小時得到氧化石墨。
[0069](2)氧化石墨烯的製備:將(I)中得到的氧化石墨分散在去離子水中，氧化石墨溶液的濃度為lg/L，用超聲波清洗機在功率為500W的條件下對氧化石墨溶液進行超聲2小時後過濾，將過濾物於60° C的真空烘箱中乾燥12小時，得到氧化石墨烯。
[0070](3)硼摻雜石墨烯的製備:將(2)中得到的氧化石墨烯與三氧化二硼混合均勻，其中氧化石墨烯與三氧化二硼的質量比為2:1 ;將混合均勻的混合物為置於流速為200mL/min的氬氣氣氛下，以15° C/min升溫速率將混合物周圍的溫度升至900° C，並保持I小時；然後在流速為200mL/min的氬氣保護下自然降至室溫，將混合物置於3mol/L的氫氧化鈉溶液中，攪拌4小時，過濾，用去離子水洗滌過濾物，將洗滌後的過濾物置於60° C真空烘箱中乾燥12小時，得到硼摻雜石墨烯。
[0071](4)硼摻雜石墨烯複合電極材料的製備:取(3)中得到的硼摻雜石墨烯加入N-甲基吡咯烷酮中，硼摻雜石墨烯的濃度為5g/L，再在溼度低於5%的環境中加入六氟磷酸鋰，六氟磷酸鋰的濃度為0.2g/L，其中N-甲基吡咯烷酮與六氟磷酸鋰的質量比為5000:1。用超聲波清洗機在功率為500W的條件下超聲6小時，再將超聲後的混合液置於真空環境下機械攪拌6小時，得到硼摻雜石墨烯複合電極材料。
[0072]實施例3
[0073](I)氧化石墨的製備:稱取純度為99.5%的石墨5g，加入由420mL質量分數為98%的濃硫酸和120mL質量分數為65%的濃硝酸組成的混合溶液中，將混合物置於冰水混合浴環境下進行攪拌20分鐘；再慢慢地往混合物中加入20g高錳酸鉀，攪拌I小時；接著將混合物加熱至85° C並保持30分鐘；之後加入300mL去離子水繼續在85° C下保持30分鐘；加入40mL質量分數30%的過氧化氫溶液，攪拌10分鐘；對混合物進行抽濾，再依次分別用400mL稀鹽酸和800mL去離子水對固體物進行洗滌，共洗滌三次，最後固體物在60° C真空烘箱中乾燥12小時得到氧化石墨。
[0074](2)氧化石墨烯的製備:將(I)中得到的氧化石墨分散在去離子水中，氧化石墨溶液的濃度為lg/L，用超聲波清洗機在功率為500W的條件下對氧化石墨溶液進行超聲3小時後過濾，將過濾物於60° C的真空烘箱中乾燥12小時，得到氧化石墨烯。
[0075](3)硼摻雜石墨烯的製備:將(2)中得到的氧化石墨烯與三氧化二硼混合均勻，其中氧化石墨烯與三氧化二硼的質量比為1:1，將混合均勻的混合物為置於流速為300mL/min的氖氣氣氛下，以30° C/min升溫速率將混合物周圍的溫度升至1100° C，並保持2小時，然後在流速為300mL/min的氖氣保護下自然降至室溫，將混合物置於3mol/L的氫氧化鈉溶液中，攪拌4小時，過濾，用去離子水洗滌過濾物，將洗滌後的過濾物置於60° C真空烘箱中乾燥12小時，得到硼摻雜石墨烯。
[0076](4)硼摻雜石墨烯複合電極材料的製備:取(3)中得到的硼摻雜石墨烯加入N-甲基吡咯烷酮中，硼摻雜石墨烯的濃度為10g/L ;在溼度低於5%的環境中加入六氟磷酸鋰，六氟磷酸鋰的濃度為2g/L，其中N-甲基吡咯烷酮與六氟磷酸鋰的質量比為500:1。用超聲波清洗機在功率為500W的條件下超聲6小時，再將超聲後的混合液置於真空環境下機械攪拌6小時，得到硼摻雜石墨烯複合電極材料。
[0077]實施例4
[0078](I)氧化石墨的製備:稱取純度為99.5%的石墨lg，加入由90mL質量分數為98%的濃硫酸和25mL質量分數為65%的濃硝酸組成的混合溶液中，將混合溶液置於冰水混合浴環境下進行攪拌20分鐘；再慢慢地往混合溶液中加入6g高錳酸鉀，攪拌I小時；接著將混合溶液加熱至85° C並保持30分鐘；之後加入92mL去離子水繼續在85° C下保持30分鐘；加入9mL質量分數30%的過氧化氫溶液，攪拌10分鐘；對混合溶液進行抽濾，再依次分別用IOOmL稀鹽酸和150mL去離子水對固體物進行洗滌，共洗滌三次，最後將固體物在60° C真空烘箱中乾燥12小時得到氧化石墨。
[0079](2)氧化石墨烯的製備:將(I)中得到的氧化石墨分散在去離子水中，氧化石墨溶液的濃度為lg/L，用超聲波清洗機在功率為500W的條件下對氧化石墨溶液進行超聲4小時後過濾，將過濾物於60° C的真空烘箱中乾燥12小時，得到氧化石墨烯。
[0080](3)硼摻雜石墨烯的製備:將(2)中得到的氧化石墨烯與三氧化二硼混合均勻，其中氧化石墨烯與三氧化二硼的質量比為0.5:1，將混合均勻的混合物為置於流速為IOOmL/min的氬氣氣氛下，以10° C/min升溫速率將混合物周圍的溫度升至1300° C，並保持2小時；然後在流速為lOOmL/min的氬氣保護下自然降至室溫，將混合物置於3mol/L的氫氧化鈉溶液中，攪拌2小時，過濾，用去離子水洗滌過濾物，將洗滌後的過濾物置於60° C真空烘箱中乾燥12小時，得到硼摻雜石墨烯。
[0081](4)硼摻雜石墨烯複合電極材料的製備:取(3)中得到的硼摻雜石墨烯加入N-甲基吡咯烷酮中，硼摻雜石墨烯的濃度為lg/L ;在溼度低於5%的環境中加入六氟磷酸鋰，六氟磷酸鋰的濃度為0.5g/L ;其中N-甲基吡咯烷酮與六氟磷酸鋰的質量比為2000:1。用超聲波清洗機在功率為500W的條件下超聲6小時，再將超聲後的混合液置於真空環境下機械攪拌6小時，得到硼摻雜石墨烯複合電極材料。
[0082]實施例5
[0083](I)按照質量比為85:5:10的比例，將實施例1製備的硼摻雜石墨烯複合電極材料、羧甲基纖維素和丁苯橡膠的混合物以及乙炔黑混合均勻，得到漿料。
[0084](2)將(I)中獲得的漿料塗覆在銅箔上，經80° C乾燥2小時、250° C乾燥2小時切片處理，製得電極片。
[0085](3)提供鋰片為對電極。
[0086](4)按照鋰片、PP-PE-PP三層隔膜、(2)中獲得的電極片的順序依次層疊組裝成電
-!-H
Λ ο
[0087](5)再用電池殼體密封(4)中獲得的電芯，隨後往設置在電池殼體上的注液口往電池殼體裡注入LiPF6/PC電解液，密封注液口，得到鋰離子電池。
[0088]實施例(6)
[0089](I)按照質量比為85:5:10的比例，將實施例2製備的硼摻雜石墨烯複合電極材料、羧甲基纖維素和丁苯橡膠的混合物以及乙炔黑混合均勻，得到漿料。
[0090](2)將(I)中獲得的漿料塗覆在銅箔上，經80° C乾燥2小時、250° C乾燥2小時切片處理，製得電極片。
`[0091](3)提供鋰片為對電極。
[0092](4)按照鋰片、PP-PE-PP三層隔膜、(2)中獲得的電極片的順序依次層疊組裝成電
-!-H
Λ ο
[0093](5)再用電池殼體密封(4)中獲得的電芯，隨後往設置在電池殼體上的注液口往電池殼體裡注入LiPF6/PC電解液，密封注液口，得到鋰離子電池。
[0094]實施例7
[0095](I)按照質量比為85:5:10的比例，將實施例3製備的硼摻雜石墨烯複合電極材料、羧甲基纖維素和丁苯橡膠的混合物以及乙炔黑混合均勻，得到漿料。
[0096](2)將(I)中獲得的漿料塗覆在銅箔上，經80° C乾燥2小時、250° C乾燥2小時切片處理，製得電極片。
[0097](3)提供鋰片為對電極。
[0098](4)按照鋰片、PP-PE-PP三層隔膜、(2)中獲得的電極片的順序依次層疊組裝成電
-!-H
Λ ο
[0099](5)再用電池殼體密封(4)中獲得的電芯，隨後往設置在電池殼體上的注液口往電池殼體裡注入LiPF6/PC電解液，密封注液口，得到鋰離子電池。
[0100]實施例8
[0101](I)按照質量比為85:5:10的比例，將實施例4製備的硼摻雜石墨烯複合電極材料、羧甲基纖維素和丁苯橡膠的混合物以及乙炔黑混合均勻，得到漿料。
[0102](2)將(I)中獲得的漿料塗覆在銅箔上，經80° C乾燥2小時、250° C乾燥2小時切片處理，製得電極片。
[0103](3)提供鋰片為對電極。
[0104](4)按照鋰片、PP-PE-PP三層隔膜、(2)中獲得的電極片的順序依次層疊組裝成電-H-Λ ο
[0105](5)再用電池殼體密封(4)中獲得的電芯，隨後往設置在電池殼體上的注液口往電池殼體裡注入LiPF6/PC電解液，密封注液口，得到鋰離子電池。
[0106]對實施例5~8製備的鋰離子電池進行充放電測試，電壓範圍為1.2V-3V vsLi/Li+。結果如表1所示。
[0107]表1為實施例51的鋰電子電池在IC電流下進行充放電測試的比容量
[0108]
【權利要求】
1.一種硼摻雜石墨烯複合電極材料，其特徵在於，包括硼摻雜石墨烯、六氟磷酸鋰和N-甲基吡咯烷酮；所述硼摻雜石墨烯和所述六氟磷酸鋰分散在所述N-甲基吡咯烷酮中。
2.根據權利要求1所述的硼摻雜石墨烯複合電極材料，其特徵在於，所述硼摻雜石墨烯與所述六氟磷酸鋰的質量比為2:廣25:1，所述N-甲基吡咯烷酮與所述六氟磷酸鋰的質量比為500:1~5000:1。
3.一種硼摻雜石墨烯複合電極材料的製備方法，其特徵在於，包括: 將石墨進行氧化，得到氧化石墨； 將所述氧化石墨分散在去離子水中，超聲2小時小時，過濾，烘乾，得到氧化石墨烯； 將所述氧化石墨烯與三氧化二硼混合後置於惰性氣體的氣氛下，升溫至800° 0-1300。C並保溫0.5小時小時後冷卻至室溫，得到混合物，除去殘留的三氧化二硼，洗滌，乾燥，得到硼摻雜石墨烯 '及 將所述硼摻雜石墨烯和所述六氟磷酸鋰置於N-甲基吡咯烷酮中並超聲處理，然後於真空下進行攪拌，得到硼摻雜石墨烯複合電極材料。
4.根據權利要求3所述的硼摻雜石墨烯複合電極材料的製備方法，其特徵在於，所述硼摻雜石墨烯與所述六氟磷酸鋰的質量比為2:廣25:1，所述N-甲基吡咯烷酮與所述六氟磷酸鋰的質量比為500:1~5000:1。
5.根據權利要求3所述的硼摻雜石墨烯複合電極材料的製備方法，其特徵在於，所述氧化石墨與三氧化二硼的質量比為0.5:1~4:1。`
6.根據權利要求3所述的硼摻雜石墨烯複合電極材料的製備方法，其特徵在於，所述除去殘留的三氧化二硼的步驟為將所述混合物置於3mol/L的氫氧化鈉溶液中攪拌2小時^4小時後過濾。
7.—種鋰離子電池,其特徵在於,包括電池殼體及收容在所述電池殼體內的電極片、對電極、隔膜和電解液； 所述電極片包括權利要求1所述的硼摻雜石墨烯複合電極材料； 所述對電極為鋰片； 所述對電極、隔膜和電極片依次層疊設置。
8.—種鋰離子電池的製備方法，其特徵在於，包括: 將權利要求1中所述的硼摻雜石墨烯複合電極材料、粘結劑及導電劑混合均勻，得到漿料； 將所述漿料塗覆在銅箔上，經乾燥、切片處理製得電極片； 提供鋰片作為對電極； 按照所述對電極、隔膜和所述電極片的順序依次層疊組裝得到電芯；及 在所述電芯外包覆電池殼體，並向所述電池殼體內注入電解液，密封后得到鋰離子電池。
9.根據權利要求8所述的鋰離子電池的製備方法，其特徵在於，所述硼摻雜石墨烯複合電極材料、粘結劑及導電劑的質量比85:5:10 ;所述粘結劑由羧甲基纖維素和丁苯橡膠組成，所述導電劑為乙炔黑。
10.根據權利要求8所述的鋰離子電池的製備方法，其特徵在於，所述電解液為LiPF6/PC。
【文檔編號】H01M10/058GK103794795SQ201210428384
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月31日 優先權日:2012年10月31日
【發明者】周明傑, 鍾輝, 王要兵, 袁新生 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司