杂原子掺杂石墨烯包覆的复合电极材料及其制备方法与流程

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本发明属于锂离子电池电极材料领域,涉及一种杂原子掺杂石墨烯包覆的复合电极材料及其制备方法,尤其涉及一种杂原子掺杂石墨烯包覆的复合电极材料及利用催化化学气相沉积法(catalyticchemicalvapordeposition,ccvd)实现杂原子掺杂石墨烯原位生长并包覆在电极材料表面以制备复合电极材料的方法。



背景技术:

相比传统二次电池,锂离子电池具备许多优点,如工作电压高、能量密度高、功率密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应以及环境友好等。因此,锂离子电池是在90年代实现商业化应用以来,已广泛应用于数码3c产品、电子医疗仪器、航空航天以及军事武器等领域。近年来,为缓解日益严重的环境污染与能源危机问题,电动汽车行业迅速崛起,作为目前最理想的能量载体,动力锂离子电池行业也随之迅速发展壮大。随着行业的发展,对动力锂离子电池的性能要求也越来越高。正极材料是锂离子电池的关键部件,锂离子电池的性能,比如锂离子电池的重量能量密度、体积能量密度、循环寿命以及功率密度等性能很大程度上受限于正极材料。

目前橄榄石型磷酸铁锂(lifepo4)、磷酸锰锂(limnpo4)以及磷酸锰铁锂(limnxfe1-xpo4)等材料具有资源丰富、成本低廉、基本无环境污染以及安全性能好等优点,是非常有前景的锂离子电池正极材料。然而橄榄石型正极材料普遍本征电导率较低,锂离子沿一维通道扩散扩散造成扩散系数较低,因此造成材料的容量发挥和大功率放电性能受限制。目前改善锂离子电池正极材料的性能主要有离子掺杂、形貌控制以及表面包覆等手段。其中表面包覆可以保护材料表面不受侵蚀,减少材料与电解液界面间副反应,提升材料电导率,从而提升正极材料的容量与功率发挥,改善材料的循环性能。

石墨烯拥有高比表面积、高导电性、高热稳定性等优异的性能,被大量地用于电极材料的包覆改性。研究表明,往石墨烯阵列中掺入杂质原子能进一步提升复合材料的性能。杂原子不仅为石墨烯导带提供载流子,提升其电子电导率,而且在石墨烯表面引入外来官能团,提升其与有机电解液之间的可润湿性,增强与被包覆材料之间的相互作用,从而提升被包覆材料的综合性能。

目前石墨烯在电池正极材料的应用都是简单的分散包覆,这种包覆难以大幅改善电池的电化学性能;而且目前应用于锂离子电池正极材料改性的掺杂型石墨烯只有氮掺杂石墨烯,这种掺杂型石墨烯对电池的性能改善有限,而且制备方法是大致是:将氧化石墨烯、锂离子电池正极材料相关原料以及掺杂源通过固相或液相混合,在高温还原过程将杂原子掺杂入石墨烯并包覆在锂离子电池正极材料表面,制备过程繁琐。目前为止,没有文献与专利公开原位生长掺杂石墨烯包覆的锂离子电池正极材料的相关技术。



技术实现要素:

针对现有技术中存在的上述问题,本发明的目的在于提供一种杂原子掺杂石墨烯包覆的复合电极材料及其制备方法。本发明的杂原子掺杂石墨烯包覆的复合电极材料结构稳定,电导率高,所述复合电极材料中,杂原子掺杂石墨烯作为包覆层均匀性好、叠层少,均匀且紧密地与电极材料基体结合,不易脱落,不易团聚起皱,有利于提升杂原子掺杂石墨烯与电极材料基体的电接触性能,保护电极材料表面不受侵蚀,可显著改善电极材料的性能,提升电极材料的导电性和循环寿命。

为达上述目的,本发明采用如下技术方案:

第一方面,本发明提供一种杂原子掺杂石墨烯包覆的复合电极材料,所述复合电极材料包括电极材料以及包覆在电极材料表面的杂原子掺杂石墨烯,其中,所述杂原子掺杂石墨烯中的杂原子为硼、硫或磷中的任意一种或至少两种的组合。

本发明中,杂原子掺杂石墨烯包覆的复合电极材料是利用催化化学气相沉积法一步制备得到的,即:原位生长得到杂原子掺杂石墨烯的同时,该杂原子掺杂石墨烯包覆在电极材料的表面。因而,本发明的复合电极材料中,杂原子掺杂石墨烯在电极材料基体上形成的包覆层均匀性好,叠层少,不易团聚起皱,而且杂原子掺杂石墨烯与电极材料作为的基体之间结合紧密、均匀且不易脱落,有利于提升掺杂石墨烯与电极材料基体的电接触性能,保护电极材料表面不受侵蚀,从而显著改善正极材料的导电性和循环寿命。

作为本发明所述复合电极材料的优选技术方案,所述杂原子掺杂石墨烯中的杂原子为硼和/或磷。

本发明中,所述“杂原子掺杂石墨烯中的杂原子为硼和/或磷”指:杂原子掺杂石墨烯中的杂原子为硼;或者杂原子掺杂石墨烯中的杂原子为磷;又或者杂原子掺杂石墨烯中的杂原子为硼和磷的组合。

石墨烯是零带隙半导体,对其进行掺杂,例如引入电子受体或电子供体可以打开其带隙,从而实现对其电子能带结构的调控,进而改善其应用性能。

本发明中,当杂原子为硫时,得到的杂原子掺杂石墨烯为硫掺杂石墨烯。s的电负性与c相近,富电子的s原子引入石墨烯的sp2杂化c网格中,必然引起石墨烯的电子重新排布,该类杂原子掺杂石墨烯作为包覆层包覆电极材料表面制备复合电极材料,可显著改善电极材料的导电性、倍率性能及循环性能。

本发明中,当杂原子为硼和/或磷时,得到的杂原子掺杂石墨烯,具体可以是硼掺杂石墨烯,也可以是磷掺杂石墨烯,还可以是硼磷掺杂石墨烯。b原子的电负性比c原子的低,这将导致b-c键能比c-c键能低,最终降低石墨烯的费米能级;p的电负性是2.19,比c的低,意味着p具有较高的供电子能力该类杂原子掺杂石墨烯作为包覆层包覆电极材料表面制备复合电极材料,可显著改善电极材料的导电性、倍率性能及循环性能。

本发明中,当杂原子既包含硫,又包含硼和/或磷时,具体可以是硫硼掺杂石墨烯、硫磷掺杂石墨烯,还可以是硫硼磷掺杂石墨烯,得到电子能带结构调控优化的杂原子掺杂石墨烯,以该类杂原子掺杂石墨烯作为包覆层包覆电极材料表面制备复合电极材料,可显著改善电极材料的导电性、倍率性能及循环性能。

优选地,所述电极材料为正极材料或负极材料中的任意一种,优选为正极材料,进一步优选为磷酸铁锂、磷酸锰锂或磷酸锰铁锂中的任意一种或至少两种的组合。

优选地,所述电极材料的粒径在纳米级,优选在20nm~1000nm,例如为20nm、30nm、50nm、70nm、85nm、100nm、120nm、150nm、200nm、230nm、260nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm、800nm、900nm或1000nm等,进一步优选20nm~500nm,特别优选20nm~200nm。

优选地,以所述复合电极材料的总质量为100wt%计,所述杂原子掺杂石墨烯占总质量的百分比为0.1wt%~10wt%,例如为1wt%、2wt%、2.5wt%、3wt%、4wt%、4.5wt%、5wt%、5.5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、8.5wt%、9wt%或10wt%等,优选1wt%~5wt%。

优选地,杂原子掺杂石墨烯中的杂原子的掺杂量为电极材料的0.1mol%~5mol%,例如0.1mol%、0.5mol%、1mol%、1.3mol%、1.5mol%、2mol%、2.5mol%、3mol%、3.5mol%、4mol%或5mol%等。

若掺杂量低于0.1mol%,效果不明显,制备过程不易控制;若掺杂量高于5mol%,性能提升不明显,性价比不高。

所述“mol%”指摩尔百分含量。

第二方面,本发明提供如第一方面所述的杂原子掺杂石墨烯包覆的复合电极材料的制备方法,所述方法包括以下步骤:

(1)将电极材料和催化剂混合,得到混合前驱体;

(2)将混合前驱体置于回转炉中,通入载气,排除回转炉内的空气;

(3)在继续通入载气的条件下,将回转炉升温至反应温度,然后,同时通入含掺杂源化合物与含碳化合物,保温时间t1,停止通入气体,再可选的保温时间t2,得到杂原子掺杂石墨烯包覆的复合电极材料。

本发明所述“再可选的保温时间t2”指:可以保温时间t2,也可以不进行保温操作。

本发明先将催化剂与电极材料混合,控制同时通入含掺杂源化合物与含碳化合物进行催化化学气相沉积,可以同时实现杂原子掺杂石墨烯的原位生长以及对电极材料的包覆,得到杂原子掺杂石墨烯包覆的复合电极材料。

采用本发明的方法制备得到的复合电极材料中,原位生长得到的杂原子掺杂石墨烯均匀且紧密地结合在电极材料的表面,不易脱落,而且本发明原位生长得到的杂原子掺杂石墨烯在电极材料表面均匀性非常好,叠层少,不易团聚起皱,显著提升了杂原子掺杂石墨烯与电极材料基体的电接触性能,保护电极材料不受腐蚀,提升电极材料的导电性和循环寿命。

本发明的方法在原位生长杂原子掺杂石墨烯的同时,还可以在石墨烯的表面引入外来官能团,提升本发明的杂原子掺杂石墨烯与有机电解液之间的可润湿性,增强与被包覆电极材料之间的相互作用,从而提升被包覆电极材料的综合性能。

本发明中,步骤(3)中,要求含掺杂源化合物与含碳化合物是同时通入的,这两种物质的同时通入可以使混合均匀掺杂,使石墨烯的生长和杂原子掺杂同时进行,能更好地提高材料的导电性。

本发明中,对步骤(3)使用的含掺杂源化合物与含碳化合物的物态不作限定,可以是气态、液态或固态。

作为优选的技术方案,在通入时,含掺杂源化合物与含碳化合物的物态优选为气态,若这两种原料(即含掺杂源化合物与含碳化合物)本身是气态,则直接通入即可;若这两种原料里有非气态物质,则需要实际考虑其在反应温度的物态变化,若这两种原料里的非气态物质在反应温度下易转化为气态(比如乙炔、乙烯、丙烯、甲烷和丙烷等),则优选直接通入即可,若这两种原料里的非气态物质在反应温度下难以转化为气态(比如苯、甲苯、戊硼烷和已硼烷等),则优选先使该非气态物质气化为气态再通入。

优选地,步骤(1)所述电极材料为正极材料或负极材料中的任意一种,优选为正极材料,进一步优选为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂或磷酸锰铁锂中的任意一种或至少两种的组合。

优选地,步骤(1)所述电极材料的粒径在纳米级,优选在20nm~1000nm,例如为20nm、30nm、50nm、70nm、85nm、100nm、120nm、150nm、200nm、230nm、260nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm、800nm、900nm或1000nm等,进一步优选20nm~500nm,特别优选20nm~200nm。

优选地,步骤(1)所述催化剂为铜、铝、铂、金、钼、钛、铁、镍、银或铬中的任意一种或至少两种的混合物,所述混合物典型但非限制性实例有:铜和铝的混合物,铜和铂的混合物,铝和铂的混合物,铝和钼的混合物,金和钛的混合物,金和镍的混合物,铂、金和银的混合物,铝、钼、铁和铬的混合物等。

优选地,步骤(1)所述催化剂的粒径在纳米级,优选在20nm~500nm,例如为20nm、30nm、50nm、80nm、100nm、125nm、150nm、200nm、255nm、300nm、350nm、400nm、450nm或500nm等。

优选地,步骤(1)所述催化剂的质量占所述混合前驱体总质量的0.1wt%~1wt%,例如为0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.4wt%、0.45wt%、0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%或1wt%等。

优选地,步骤(1)所述混合的方式为球磨、vc混合或三维混合中的任意一种。

优选地,步骤(2)所述载气为氮气或氩气中的任意一种。

优选地,步骤(3)所述反应温度为450℃~850℃,例如为450℃、475℃、500℃、515℃、530℃、550℃、580℃、600℃、625℃、650℃、660℃、680℃、700℃、730℃、750℃、775℃、800℃、820℃或850℃等。

优选地,步骤(3)所述回转炉中,回转筒的转速为1r/min~10r/min,例如为1r/min、2r/min、3r/min、4r/min、5r/min、6r/min、7r/min、8r/min、9r/min或10r/min等。

优选地,步骤(3)所述含掺杂源化合物选自乙硼烷、丁硼烷、戊硼烷、己硼烷、硫化氢、硫化羰、磷烷、磷胺中的任意一种或至少两种的混合物,所述混合物典型但非限制性实例有:乙硼烷和硫化氢的混合物,丁硼烷和硫化羰的混合物,硫化氢和硫化羰的混合物,磷烷和磷胺的混合物,丁硼烷、硫化氢和硫化羰的混合物,乙硼烷、硫化羰和磷烷的混合物,乙硼烷、丁硼烷、硫化氢、硫化羰和磷胺的混合物等。

优选地,步骤(3)所述含碳化合物选自甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、苯、甲苯、液化石油气或一氧化碳中的任意一种或至少两种的混合物。

优选地,步骤(3)所述含掺杂源化合物中的掺杂原子数与含碳化合物中的碳原子数之比为(0.1~2.0):1,例如为0.1:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、1.0:1、1.2:1、1.3:1、1.5:1、1.6:1、1.8:1、1.9:1或2.0:1等。

优选地,步骤(3)所述t1为1min~300min,例如为1min、5min、8min、15min、20min、25min、30min、40min、50min、60min、70min、85min、100min、115min、130min、150min、170min、185min、200min、220min、230min、250min、270min、285min或300min等。

优选地,优选地,步骤(3)所述t2为0min~300min,例如为0min、3min、6min、10min、15min、30min、50min、60min、80min、100min、110min、130min、145min、160min、180min、200min、220min、240min、260min、280min或300min等。本发明中,“t2为0min”指:停止通入含掺杂源化合物与含碳化合物之后,不进行保温操作。

优选地,所述方法还包括在步骤(1)混合之后进行干燥,而得到混合前驱体的步骤。

优选地,所述方法还包括在步骤(4)保温t2之后,进行如下步骤:关闭回转炉加热装置,停止通入载气。

与已有技术相比,本发明具有如下有益效果:

(1)本发明先将催化剂与电极材料混合,在含碳源化合物与含掺杂源化合物并存的条件下进行催化化学气相沉积,原位生成掺杂石墨烯并包覆于电极材料的表面,得到杂原子掺杂石墨烯包覆的复合电极材料。

(2)本发明通过一步法即可实现对石墨烯包覆层的杂原子掺杂以及对电极材料表面的包覆,杂原子掺杂石墨烯的包覆量以及杂原子的掺杂量易于控制,省去了现有技术中需要先制备氧化石墨烯再高温还原的低效繁琐过程,本发明的工艺简单,实验操作过程方便,易于控制,原料来源广泛,易于实现工业化生产。

(3)本发明的杂原子掺杂石墨烯包覆的复合电极材料结构稳定,电导率高,所述复合电极材料中,杂原子掺杂石墨烯作为包覆层均匀性好、叠层少,均匀且紧密地与电极材料基体结合,不易脱落,不易团聚起皱,有利于提升杂原子掺杂石墨烯与电极材料基体的电接触性能,保护电极材料表面不受侵蚀,可显著改善电极材料的性能,提升电极材料的导电性和循环寿命。

(4)采用本发明的方法制备杂原子掺杂石墨烯包覆的复合材料,不仅实现了硼、硫或磷等杂原子对石墨烯的掺杂,为石墨烯导带提供载流子,提升其电子电导率,而且还在石墨烯的表面引入了外来官能团,提升其与有机电解液之间的可润湿性,增强与被包覆正极材料之间的相互作用,从而提升被包覆材料的综合性能,采用本发明的复合电极材料制备电极并组装成的电池的倍率性能和循环性能优异,全电池20c/1c放电容量保持率达95%以上,循环1000周保持率在90%以上。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

本实施例提供一种硼掺杂石墨烯包覆的复合正极材料,所述复合正极材料包括正极材料以及包覆在所述正极材料表面的硼掺杂石墨烯;

其中,正极材料为磷酸铁锂;

硼掺杂石墨烯中,硼的掺杂量为1mol%;

复合正极材料中,硼掺杂石墨烯占复合正极材料总质量的百分比为2wt%。

制备方法:

(1)将磷酸铁锂和铂投入三维混合机中,进行三维混合,混合时间为4h,得到混合前驱体,其中,铂的质量占混合前驱体总质量的1wt%;

(2)将混合前驱体置于回转炉中,通入高纯氩气,排除回转炉内的空气;

(3)在继续通入高纯氩气的条件下,将回转炉升温至850℃,然后,同时通入丁硼烷与乙烯(其中,丁硼烷中的硼原子与乙烯中的碳原子之比为0.1:1),保温200min,停止通入乙硼烷与甲烷,关闭回转炉加热装置,停止通入高纯氩气,得到硼掺杂石墨烯包覆的复合正极材料。

实施例2

本实施例提供一种硼掺杂石墨烯包覆的复合正极材料,所述复合正极材料包括正极材料以及包覆在所述正极材料表面的硼掺杂石墨烯;

其中,正极材料为磷酸锰锂;

硼掺杂石墨烯中,硼的掺杂量为1mol%;

复合正极材料中,硼掺杂石墨烯占复合正极材料总质量的百分比为5wt%。

制备方法:

(1)将磷酸锰锂和铜投入球磨罐中,进行球磨,球磨时间为6h,得到混合前驱体,其中,铜的质量占混合前驱体总质量的0.5wt%;

(2)将混合前驱体置于回转炉中,通入高纯氮气,排除回转炉内的空气;

(3)在继续通入高纯氮气的条件下,将回转炉升温至600℃,然后,同时通入乙硼烷与乙烷(其中,乙硼烷中的硼原子与乙烷中的碳原子之比为1.0:1),保温100min,停止通入乙硼烷与乙烷,再保温20min,关闭回转炉加热装置,停止通入高纯氮气,得到硼掺杂石墨烯包覆的复合正极材料。

实施例3

本实施例提供一种磷掺杂石墨烯包覆的复合正极材料,所述复合正极材料包括正极材料以及包覆在所述正极材料表面的磷掺杂石墨烯;

其中,正极材料为磷酸锰铁锂;

磷掺杂石墨烯中,磷的掺杂量为1mol%;

复合正极材料中,磷掺杂石墨烯占复合正极材料总质量的百分比为5wt%。

制备方法:

(1)将磷酸锰铁锂和镍投入三维混合机中,进行三维混合,混合时间为2h,得到混合前驱体,其中,镍的质量占混合前驱体总质量的0.7wt%;

(2)将混合前驱体置于回转炉中,通入高纯氮气,排除回转炉内的空气;

(3)在继续通入高纯氮气的条件下,将回转炉升温至700℃,然后,同时通入磷胺与一氧化碳(其中,磷胺中的磷原子与一氧化碳中的碳原子之比为0.5:1),保温280min,停止通入磷胺与一氧化碳,再保温15min,关闭回转炉加热装置,停止通入高纯氮气,得到磷掺杂石墨烯包覆的复合正极材料。

实施例4

本实施例提供一种硫掺杂石墨烯包覆的复合正极材料,所述复合正极材料包括正极材料以及包覆在所述正极材料表面的硫掺杂石墨烯;

其中,正极材料为磷酸铁锂;

硫掺杂石墨烯中,硫的掺杂量为1mol%;

复合正极材料中,硫掺杂石墨烯占复合正极材料总质量的百分比为5wt%。

制备方法:

(1)将磷酸铁锂和银投入球磨罐中,进行球磨,球磨时间为2h,得到混合前驱体,其中,银的质量占混合前驱体总质量的0.1wt%;

(2)将混合前驱体置于回转炉中,通入高纯氩气,排除回转炉内的空气;

(3)在继续通入高纯氩气的条件下,将回转炉升温至500℃,然后,同时通入硫化羰与甲烷(其中,硫化羰中的硫原子与甲烷中的碳原子之比为2.0:1),保温150min,停止通入硫化羰与甲烷,再保温2min,关闭回转炉加热装置,停止通入高纯氩气,得到硫掺杂石墨烯包覆的复合正极材料。

实施例5

本实施例提供一种硼磷掺杂石墨烯包覆的复合正极材料,所述复合正极材料包括正极材料以及包覆在所述正极材料表面的硼磷掺杂石墨烯;

其中,正极材料为磷酸锰锂;

硼磷掺杂石墨烯是将硼和磷掺入石墨烯而得到的,所述硼磷掺杂石墨烯中,硼和磷的总掺杂量为3mol%;

复合正极材料中,硼磷掺杂石墨烯占复合正极材料总质量的百分比为1wt%。

制备方法:

(1)将磷酸锰锂和铂投入三维混合机中,进行三维混合,混合时间为2h,得到混合前驱体,其中,铂的质量占混合前驱体总质量的0.8wt%;

(2)将混合前驱体置于回转炉中,通入高纯氩气,排除回转炉内的空气;

(3)在继续通入高纯氩气的条件下,将回转炉升温至450℃,然后,同时通入乙硼烷、磷烷与甲烷(其中,乙硼烷中的硼原子和磷烷中的磷原子的总量与甲烷中的碳原子之比为1.6:1),保温300min,停止通入乙硼烷、磷烷与甲烷,关闭回转炉加热装置,停止通入高纯氩气,得到硼硼掺杂石墨烯包覆的复合正极材料。

实施例6

本实施例提供一种硫掺杂石墨烯包覆的复合正极材料,所述复合正极材料包括正极材料以及包覆在所述正极材料表面的硫掺杂石墨烯;

其中,正极材料为磷酸锰铁锂;

硫掺杂石墨烯中,硫的掺杂量为4.5mol%;

复合正极材料中,硫掺杂石墨烯占复合正极材料总质量的百分比为8wt%。

制备方法:

(1)将磷酸锰铁锂和铁投入vc混合机中,进行vc混合,混合时间为4h,得到混合前驱体,其中,铁的质量占混合前驱体总质量的0.2wt%;

(2)将混合前驱体置于回转炉中,通入高纯氩气,排除回转炉内的空气;

(3)在继续通入高纯氩气的条件下,将回转炉升温至800℃,然后,同时通入硫化氢与丙烷(其中,硫化氢中的硫原子与丙烷中的碳原子之比为0.3:1),保温25min,停止通入硫化氢与丙烷,再保温45min,关闭回转炉加热装置,停止通入高纯氩气,得到硫掺杂石墨烯包覆的复合正极材料。

对比例1

(1)将磷酸铁锂粉体置于回转炉中,通入高纯氮气,排除回转炉内的空气;

(2)在继续通入高纯氮气的条件下,将回转炉升温至700℃,然后通入丙烯,保温280min,停止通入丙烯,再保温120min,自然冷却至室温,得到石墨烯包覆磷酸铁锂复合正极材料。

对比例2

(1)将磷酸铁锂粉体和铜投入球磨罐中,球磨6h,得到混合前驱体,其中,铜的质量占混合前驱体总质量的0.5wt%;

(2)将混合前驱体置于回转炉中,通入高纯氮气,排除回转炉内的空气;

(3)在继续通入高纯氮气的条件下,将回转炉升温至600℃,然后通入乙烷,保温100min,停止通入乙烷,再保温20min,关闭回转炉加热装置,停止通入高纯氮气,自然冷却至室温,得到石墨烯包覆磷酸铁锂复合正极材料。

对实施例1-6及对比例1-2的正极材料采用以下方法组装成18650pc锂离子电池:

正极片的制备:在5l搅拌机内,将正极活性物质、粘结剂pvdf、导电剂super-p按94:3:3在油系且真空条件下进行正极配料,获得均匀的正极浆料,将制备好的正极浆料均匀涂布在正极集流体al箔上,获得正极片。

负极片的制备:将石墨、增稠剂cmc、粘结剂sbr、导电炭粉按重量比95:1:2:2在水系下进行负极配料,获得均匀的负极浆料,将制备好的负极浆料均匀涂布在负极集流体cu箔上并冷却,获得负极片。

锂离子电池的制备:将根据上述工艺制得的正极片、负极片与隔膜卷绕制备锂离子电芯,注入非水电解液,制备18650pc圆柱电池,其中,非水电解液采用浓度为1.0mol/l的lipf6作为电解质,采用体积比为1:1的碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯的混合物作为非水溶剂。

对上述实施例及对比例制备的锂离子电池进行相关的倍率、循环性能测试,下表1为对应的测试数据。

表1

从表1可知,采用本发明的方法将杂原子掺杂石墨烯原位包覆在正极材料表面,能很好地兼顾正极材料的倍率和循环等性能。

对比例1中没有加入催化剂,也没有加入掺杂源化合物,得到的产物是石墨烯包覆的复合正极材料,倍率性能和循环性能劣于各实施例。

对比例2中虽然加入了催化剂,但没有加入掺杂源化合物,得到的产物是石墨烯包覆的复合正极材料,倍率性能和循环性能劣于各实施例。

申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法,但本发明并不局限于上述详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

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