与集流体的夹角为10°左右，从而得到 含有厚度为500nm缓冲层的集流体；
[0040] 其余与实施例1相同，运里不在寶述。
[0041] 实施例5,与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
[0042] 负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为Inm、平面尺寸为0. 2ym、的石墨締作为 导电剂，PVDF为粘接剂（质量比为95:5)，配制得到固含量为3%的浆料，之后涂敷于铜集 流体上，待浆料涂敷于集流体上后，施加磁场直至膜片上浆料固化为止，控制磁场角度、强 弱及涂敷时的走带速度，使得约90%的石墨締片层与集流体的夹角为5°左右，从而得到 含有厚度为IOOnm缓冲层的集流体；
[0043] 其余与实施例1相同，运里不在寶述。
[0044] 实施例6,与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
[0045] 负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为Inm、平面尺寸为0. 1ym、的石墨締作为 导电剂，PVDF为粘接剂（质量比为95:5)，配制得到固含量为3%的浆料，之后涂敷于铜集 流体上，待浆料涂敷于集流体上后，施加磁场直至膜片上浆料固化为止，控制磁场角度、强 弱及涂敷时的走带速度，使得约95%的石墨締片层与集流体的夹角为0°左右，从而得到 含有厚度为IOnm缓冲层的集流体；
[0046] 其余与实施例1相同，运里不在寶述。
[0047] 实施例7,与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
[0048] 负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为lOOnm、平面尺寸为20ym、的石墨 締和导电炭黑（粒径为Iym)(质量比为1:9)作为导电剂，PVDF为粘接剂（质量比为 99. 5:0. 5)，配制得到固含量为40%的浆料，之后涂敷于铜集流体上，待浆料涂敷于集流体 上后，施加磁场直至膜片上浆料固化为止，控制磁场角度、强弱及涂敷时的走带速度，使得 约90 %的石墨締片层与集流体的夹角为10D左右，从而得到含有厚度为4ym缓冲层的集 流体；
[0049] 其余与实施例1相同，运里不在寶述。
[0050] 实施例8,与实施例I不同的是，本实施例包括如下步骤：
[0051] 负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为lOnm、平面尺寸为10 ym、的石墨締和导 电炭黑（粒径为Iym)(质量比为5:5)作为导电剂，PVDF为粘接剂（质量比为97:3)，配 制得到固含量为15%的浆料，之后涂敷于铜集流体上，待浆料涂敷于集流体上后，施加磁场 直至膜片上浆料固化为止，控制磁场角度、强弱及涂敷时的走带速度，使得约90%的石墨締 片层与集流体的夹角为10°左右，从而得到含有厚度为2ym缓冲层的集流体；
[0052] 其余与实施例1相同，运里不在寶述。
[0053] 实施例9,与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
[0054] 负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为2nm、平面尺寸为5Jim的改性石墨締 (该改性石墨締上接枝有儀元素，含量为0. 5% )作为导电剂，PVDF为粘接剂（质量比为 90:10)，配制得到固含量为6%的浆料，之后涂敷于铜集流体上，待浆料涂敷于集流体上 后，施加磁场直至膜片上浆料固化为止，控制磁场角度、强弱及涂敷时的走带速度，使得约 90%的石墨締片层与集流体的夹角为10°左右，从而得到含有厚度为500nm缓冲层的集流 体； 阳化5] 其余与实施例1相同，运里不在寶述。
[0056] 实施例10,与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
[0057] 负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为4nm、平面尺寸为5Jim的改性石墨締 (该改性石墨締上接枝有钻元素，含量为0. 5% )作为导电剂，PVDF为粘接剂（质量比为 90:10)，配制得到固含量为6%的浆料，之后涂敷于铜集流体上，待浆料涂敷于集流体上 后，施加磁场直至膜片上浆料固化为止，控制磁场角度、强弱及涂敷时的走带速度，使得约 90%的石墨締片层与集流体的夹角为10°左右，从而得到含有厚度为500nm缓冲层的集流 体；
[0058] 其余与实施例1相同，运里不在寶述。
[0059] 实施例11，与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
[0060] 负极集流体缓冲层制备：采用CVD法，在铜锥表面生长一层石墨締片层，得到缓冲 层厚度为0. 336ym的缓冲层集流体待用；
[0061] 其余与实施例1相同，运里不在寶述。 阳06引实施例12,与4不同的是，本实施例包括如下步骤：
[0063] 正极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为3nm、平面尺寸为0. 4ym、的石墨締作为 导电剂，PVDF为粘接剂（质量比为95:5)，配制得到固含量为3%的浆料，之后涂敷于侣集 流体上，待浆料涂敷于集流体上后，施加磁场直至膜片上浆料固化为止，控制磁场角度、强 弱及涂敷时的走带速度，使得约90%的石墨締片层与集流体的夹角为10°左右，从而得到 含有厚度为500nm缓冲层的集流体；
[0064] 正极片制备：选择钻酸裡为活性物质，配制得到正极浆料，之后涂敷于上述集流体 表面，得到正极电极片待用；
[0065] 成品电化学电池制备：将上述正极冷压、分条、焊接后，与负极、隔离膜卷绕得到裸 电忍，之后选择侣塑膜为包装袋，进行顶封、侧封、干燥、注液、化成、整形得到成品电化学电 池。
[0066] 其余与实施例4相同，运里不在寶述。
[0067] 表征及测试： W側 500周循环测试：在25°C环境中按如下流程对各实施例和比较例的电忍进行循环 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.OV得到首次放电容量DO;静置3min;之后重复上述测试499周，得到容量D499,则电忍 500周循环后容量保持率为D499/D0,结果见表1 ; W例直流阻抗（IMP)测试：在25°C环境中按如下流程对各实施例和比较例的电忍进 行直流阻抗（IM巧测试：静置3min;0. 5C恒流充电至3. 85V，恒压充电至0. 05C;静置3min; 之后采用电化学工作站进行直流阻抗测试，得到电忍的直流内阻，见表1;
[0070] 由表1可得，本发明能够显著提高电池的循环性能，同时降低电池的内阻，因此能 够降低电池充放电时的放热量，提高电池的安全性能；同时，本发明的缓冲层厚度非常小， 即电极中非活性物质组分的厚度非常小，因此得到的电池具有更高的能量密度。
[0071] 表1，比较例与实施例的电化学储能器件的电性能表
[0073] 根据上述说明书的掲示和教导，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 夕F，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但运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. 一种电化学电池极片，包括集流体和活性物质层，其特征在于：所述集流体与所述 活性物质层之间设置有缓冲层，所述缓冲层的厚度为0. 336nm~4μL?;所述缓冲层含有粘 接剂和导电剂，所述导电剂包括石墨烯，所述石墨烯的片层平面与所述集流体的长和宽所 在平面之间的夹角为Θ，且Θ<45°的石墨烯的质量占石墨烯总量的比例大于或等于 50%〇2. -种权利要求1所述的电化学电池极片，其特征在于：所述缓冲层的厚度为 0. 336nm~2μπι;所述粘接剂的质量占所述缓冲层的质量的比例为0. 5%~10%，所述导电 剂的质量占所述缓冲层的质量的比例为90%~99. 5%。3. -种权利要求1所述的电化学电池极片，其特征在于：所述粘接剂为聚偏氟乙烯 (PVDF)、羧甲基纤维素钠（CMC)和丁苯橡胶（SBR)中的至少一种；所述导电剂还包括导电炭 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；所述石墨烯的质量占所述 导电剂的总质量的比例为10%~100%。4. 一种权利要求1所述的电化学电池极片，其特征在于：所述石墨烯的厚度为 0. 336nm~100nm，所述石墨稀的片层平面的尺寸大于或等于10nm，所述石墨稀为氧化石墨 稀、未改型石墨稀和改性石墨稀中的至少一种。5. -种权利要求1所述的电化学电池极片，其特征在于：夹角Θ<30°的石墨烯的质 量占石墨烯总量的比例大于或等于50%，或/和夹角Θ<45°的石墨烯的质量占石墨烯 总量的比例大于或等于70%。6. -种权利要求1所述的电化学电池极片，其特征在于：所述电化学电池包括镍氢电 池、镍镉电池、铅酸电池、锂离子电池、电容器、锌离子电池、锂硫电池或钠离子电池；所述极 片包括正极片或/和负极片。7. -种电化学电池，包括正极片、负极片、隔离膜、电解质和外包装，其特征在于，所述 正极片或/和所述负极片为权利要求1所述的电极片。8. -种权利要求7所述电化学电池的制备方法，其特征在于，主要包括如下步骤： 步骤1 :电极片制备：将含有石墨稀的导电剂、粘接剂以及溶剂混合，配制成固含量小 于或等于40%的浆料，之后涂敷在集流体上，并施加外力，使得石墨烯的片层平面与集流体 的长和宽所在平面之间的夹角Θ<45°，干燥后即得到含有底层处理层的集流体；之后将 含有活性物质的浆料布置于底层处理层的表面，烘干后即得到电极片待用； 步骤2 :成品电化学电池制备：将步骤1得到的极片冷压、分条、焊接后，与对电极、隔离 膜组装得到裸电芯，之后入壳/入袋、干燥、注液、化成、整形得到成品电化学电池。9. 一种权利要求8所述电化学电池的制备方法，其特征在于，步骤1所述的浆料的固含 量小于或等于6%，施加外力为施加磁感线与集流体之间的夹角大于或等于45°的磁场， 施加时间为浆料干燥前；所述干燥为冷冻干燥或加热干燥。10. -种权利要求8所述电化学电池的制备方法，其特征在于，步骤1制备含有底层处 理层的集流体时，还采用CVD法于集流体上生长一层石墨烯作为缓冲层。
【专利摘要】本发明属于石墨烯制备领域，特别涉及一种电化学电池极片，包括集流体和活性物质层，所述集流体与所述活性物质层之间设置有缓冲层，所述缓冲层的厚度为0.336nm～4μm；所述缓冲层含有粘接剂和导电剂，所述导电剂包括石墨烯，所述石墨烯的片层平面与所述集流体的平面之间的夹角为θ，且θ<45°的石墨烯的质量占石墨烯总量的比例大于或等于50％。此时，石墨烯倾向于平行于集流体排布，其所占的厚度更小，因此非活性物质组份的缓冲层厚度更小，电池具有更高的能量密度。
【IPC分类】H01M4/62, H01M4/139, H01M4/64, H01M4/36
【公开号】CN105322178
【申请号】CN201510676246
【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】2016年2月10日
【申请日】2015年10月16日