)为导电剂，该多孔石墨烯的孔形状为圆孔，孔的直径 为lum(a)，孔间距为0.4um(0.4a);之后按照石墨：羧甲基纤维素钠：丁苯橡胶：石墨烯 =96. 2:1:2. 3:0. 5的质量关系称量，加入去离子水中搅拌得到阳极浆料，涂敷在铜集流体 上，再经过冷压、分条、焊接、贴胶等工序后得到阳极极片备用。
[0039] 其余与实施例3相同，这里不在赘述。
[0040] 实施例5,与实施例3不同的是，本实施例包括如下步骤：
[0041] 阳极极片的制备：选择平均粒径为lum的石墨为活性物质，片层的平面等效直径 为lOOum的多孔石墨烯（厚度为3nm)为导电剂，该多孔石墨烯的孔形状为圆孔，孔的平均 直径为0? 02um(0. 02a)，平均孔间距为0? 4um(0. 4a);之后按照石墨：羧甲基纤维素钠：丁 苯橡胶：石墨烯=96. 2:1:2. 3:0. 5的质量关系称量，加入去离子水中搅拌得到阳极浆料， 涂敷在铜集流体上，再经过冷压、分条、焊接、贴胶等工序后得到阳极极片备用。
[0042] 其余与实施例3相同，这里不在赘述。
[0043] 实施例6,与实施例3不同的是，本实施例包括如下步骤：
[0044] 阳极极片的制备：选择平均粒径为5nm的硅为活性物质，片层的平面等效直径为 5nm的多孔石墨烯（厚度为0. 3nm)为导电剂，该多孔石墨烯的孔形状为正六边形，孔的等效 直径为lnm(0. 2a)，平均孔间距为lnm(0. 2a);之后按照硅：羧甲基纤维素钠：丁苯橡胶： 石墨烯=94. 2:1:2. 3:2. 5的质量关系称量，加入去离子水中搅拌得到阳极浆料，涂敷在铜 集流体上，再经过冷压、分条、焊接、贴胶等工序后得到阳极极片备用。
[0045] 其余与实施例3相同，这里不在赘述。
[0046] 实施例7,与实施例3不同的是，本实施例包括如下步骤：
[0047] 阳极极片的制备：选择平均粒径为lum的石墨为活性物质，片层的平面等效直径 为lOOum的多孔石墨烯（厚度为3nm)为导电剂，该多孔石墨烯的孔形状为圆孔，孔的直径 为0?lum(0.la)，孔间距为0? 4um(0. 4a);之后按照石墨：羧甲基纤维素钠：丁苯橡胶：石 墨稀：超级导电碳=94. 7:1:2. 3:0. 05:1. 95的质量关系称量，加入去离子水中搅拌得到阳 极浆料，涂敷在铜集流体上，再经过冷压、分条、焊接、贴胶等工序后得到阳极极片备用。
[0048] 其余与实施例3相同，这里不在赘述。
[0049] 实施例8,与实施例3不同的是，本实施例包括如下步骤：
[0050] 阳极极片的制备：选择平均粒径为lum的石墨为活性物质，片层的平面等效直径 为lOOum的多孔石墨烯（厚度为3nm)为导电剂，该多孔石墨烯的孔形状为圆孔，孔的平均 直径为0?lum(0.la)，孔间距为0? 4um(0. 4a);之后按照石墨：羧甲基纤维素钠：丁苯橡 胶：石墨烯=86. 7:1:2. 3:10的质量关系称量，加入去离子水中搅拌得到阳极浆料，涂敷在 铜集流体上，再经过冷压、分条、焊接、贴胶等工序后得到阳极极片备用。
[0051] 其余与实施例3相同，这里不在赘述。
[0052] 实施例9,电极片制备：选择平均粒径为500um的硬碳为活性物质，片层的平面等 效直径为200um的多孔石墨稀（厚度为lOOnm)为导电剂，该多孔石墨稀的孔形状为三角 形，孔的等效直径为10um(0.02a)，孔间距为20um(0.04a);之后按照硬碳：羧甲基纤维素 钠：丁苯橡胶：石墨烯=96. 2:1:2. 3:0. 5的质量关系称量，加入去离子水中搅拌得到电极 浆料，涂敷在铜集流体上，再经过冷压、分条、焊接、贴胶等工序后得到极片备用。
[0053] 超级电容器组装：将相容的上述电极与隔离膜叠片，之后入壳、注液、封装及得到 超级电容器。
[0054] 表征及测试：
[0055] 容量测试：分别对比较例1、2以及实施例1-8制备得到的锂离子电池进行容量测 试。在35°C环境中按如下流程对电芯进行容量测试：静置3min;0. 5C恒流充电至4. 2V，恒 压充电至0. 05C;静置3min;0. 5C恒流放电至3. 0V得到首次放电容量D0 ;静置3min之后 完成容量测试，所得结果见表1。
[0056] 对实施例9的超级电容器进行如下测试：在35°C环境中按如下流程对电芯进行容 量测试：静置3min;0. 5C恒流充电至IV;静置3min;0. 5C恒流放电至0V得到首次放电容量 D0 ;静置3min之后完成容量测试，所得结果见表1。
[0057] 倍率测试：分别对比较例1、2以及实施例1-8制备得到的锂离子电池进行倍率测 试。将电芯于35°C环境中进行倍率测试，流程为：静置3min;0. 5C恒流充电至4. 2V，恒压充 电至0. 05C;静置3min;0. 2C恒流放电至3. 0V得到首次放电容量D0。静置3min;0. 5C恒 流充电至4. 2V，恒压充电至0. 05C;静置3min;2C恒流放电至3. 0V得到首次放电容量D1。 倍率性能Rate=D1/D0,所得结果见表1.
[0058] 对实施例9的超级电容器进行如下测试：将电芯于35°C环境中进行倍率测试，流 程为：静置3min;0. 5C恒流充电至IV;静置3min;0. 5C恒流放电至0V得到首次放电容量 D0。静置3min;0. 5C恒流充电至IV;静置3min;20C恒流放电至0V得到首次放电容量D1。 倍率性能Rate=D1/D0,所得结果见表1.
[0059] 分析表1，对比比较例1和比较例2可得，石墨烯做为导电剂时可以显著提高电池 容量，但是会降低电池的倍率性能，这是由于二维结构的石墨烯片场限制了锂离子在垂直 于石墨烯平面上的传输，导致电池倍率性能降低。对比比较例2、实施例1-3可以发现，当作 为导电剂的石墨烯为多孔石墨烯时，可以显著的改善电池的倍率性能，特别是当多孔石墨 烯的孔间距在2a或以下时，电池的倍率性能明显优于导电炭黑（比较例1)作为导电剂的 锂离子电池，这是由于石墨烯片层上的孔洞结构，消除了石墨烯二维平面对锂离子扩散的 限制作用，从而提高了电池的倍率性能。对比实施例3-5可得，多孔结构的孔直径对电芯的 倍率性能影响较小。
[0060] 表1，比较例与实施例的电化学储能器件的电性能表
[0061]
[0062] 由实施例9可得，该发明还实用于超级电容器领域，说明本发明具有普适性。
[0063] 根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方 式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，凡是本领域技术人员在 本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此 外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明 构成任何限制。
【主权项】
1. 一种电化学阳极电极，包括基材和设置于所述基材上的阳极涂层，所述阳极涂层包 括阳极活性物质、粘接剂和导电剂，所述阳极活性物质的平均直径为a，所述导电剂至少含 有石墨烯；其特征在于，所述石墨烯为多孔石墨烯，并且相邻的孔之间的平均距离为b，且 b < IOa02. -种权利要求1所述的电化学阳极电极，其特征在于，当所述石墨烯片层平面的等 效直径D < IOa时，所述石墨烯可以为无孔石墨烯。3. -种权利要求1所述的电化学阳极电极，其特征在于，所述阳极活性物质为碳类材 料、合金类材料、金属氧化物系列材料、金属氮化物材料和碳化合物中的至少一种；所述导 电剂还含有导电炭黑、超级导电碳、碳纳米管、导电碳纤维和科琴黑中的至少一种。4. 一种权利要求1所述的电化学阳极电极，其特征在于，所述多孔石墨烯的厚度小于 或等于350nm，并且所述多孔石墨稀的片层平面等效直径D大于或等于5nm ;所述石墨稀的 质量占所述阳极涂层的总质量的〇. 05%~10%。5. -种权利要求1所述的电化学阳极电极，其特征在于，所述多孔石墨烯的孔的平均 直径d彡a ;孔的形状为圆形、正方形、三角形、椭圆形或多边形。6. -种权利要求1所述的电化学阳极电极，其特征在于，所述多孔石墨烯的孔的直径 d < 0. la，所述多孔石墨烯的孔的形状相同、面积相等，且相邻的孔之间的距离相等。7. -种权利要求1所述的电化学阳极电极，其特征在于，所述多孔石墨烯的相邻的孔 之间的平均距离b < 2a。8. -种权利要求1所述的电化学阳极电极，其特征在于，5nm彡a彡500um〇9. 一种电化学储能器件，包括权利要求1至8任一项所述的阳极电极，所述电化学储能 器件为铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、锂硫电池、钠离子电池、锌离子电池和超级电容器 中的任意一种。10. -种权利要求9所述的电化学储能器件的制备方法，其特征在于，主要包括如下步 骤： 步骤1，阳极极片的制备：将平均直径为a的阳极活性物质、至少含有多孔石墨烯的导 电剂、粘接剂以及溶剂混合均匀，制得得到阳极浆料，之后涂敷在基材上，冷压、分条、焊接 后得到阳极极片，其中，所述多孔石墨烯的相邻的孔之间的平均距离为b，且b < IOa ; 步骤2,成品电芯制备：将步骤1制备得到的阳极极片与阴极极片、隔离膜组装得到裸 电芯，之后入壳/入袋、干燥、注液、静置、化成、整形后得到成品电芯。
【专利摘要】本发明属于储能技术领域，特别涉及一种电化学储能器件阳极：该阳极极片包括阳极涂层和基材，所述阳极涂层包括阳极活性物质、粘接剂和导电剂，所述活性物质的直径为a，所述导电剂至少含有石墨烯；其特征在于,所述石墨烯为多孔石墨烯，孔间距为b，且b≤10a。这种结构的电化学储能器件阳极，由于使用了多孔石墨烯作为导电剂，在垂直于石墨烯平面方向对离子的扩散阻力较小，因此具有更加优异的电化学性能。
【IPC分类】H01M10/0525, H01M4/1393, H01M4/133, H01M4/62
【公开号】CN104882611
【申请号】CN201510153392
【发明人】杨玉洁
【申请人】广东烛光新能源科技有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月1日