施例1相同，这里不在赘述。
[0042] 实施例5,与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
[0043] 负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为2nm、平面尺寸为10μm、的石墨烯作为 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%的石墨烯片层与集流体的夹角为85°左右，从而得到 含有厚度为9μm缓冲层的集流体；
[0044] 其余与实施例1相同，这里不在赘述。
[0045] 实施例6,与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
[0046] 负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为2nm、平面尺寸为10μm、的石墨烯作为 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%的石墨烯片层与集流体的夹角为90°左右，从而得到 含有厚度为10μm缓冲层的集流体；
[0047] 其余与实施例1相同，这里不在赘述。
[0048] 实施例7,与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
[0049] 负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为100nm、平面尺寸为30μπκ的石墨 烯和导电炭黑（粒径为Ιμπι)(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%的石墨烯片层与集流体的夹角为45°左右，从而得到含有厚度为20μm缓冲层的集 流体；
[0050] 其余与实施例1相同，这里不在赘述。
[0051] 实施例8,与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
[0052] 负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为0. 3nm、平面尺寸为10μm、的石墨烯和 导电炭黑（粒径为1μm)(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%的石墨烯 片层与集流体的夹角为80°左右，从而得到含有厚度为8μm缓冲层的集流体；
[0053] 其余与实施例1相同，这里不在赘述。
[0054] 实施例9,与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
[0055] 负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为2nm、平面尺寸为10nm的改性石墨稀 (该改性石墨烯上接枝有镍元素，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%的石墨烯片层与集流体的夹角为90°左右，从而得到含有厚度为10nm缓冲层的集流 体；
[0056] 其余与实施例1相同，这里不在赘述。
[0057] 实施例10,与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
[0058] 负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为0. 3nm、平面尺寸为5nm的改性石墨稀 (该改性石墨烯上接枝有钴元素，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4%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%的石墨烯片层与集流体的夹角为90°左右，从而得到含有厚度为5nm缓冲层的集流 体；
[0059] 其余与实施例1相同，这里不在赘述。
[0060] 实施例11，与4不同的是，本实施例包括如下步骤：
[0061] 正极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为2nm、平面尺寸为10μm、的石墨烯作为 导电剂，PVDF为粘接剂（质量比为95:5)，配制得到固含量为7%的浆料，之后涂敷于铝集 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%的石墨烯片层与集流体的夹角为80°左右，从而得到 含有厚度为8μm缓冲层的集流体；
[0062] 正极片制备：选择钴酸锂为活性物质，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；
[0063] 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 电芯，之后选择铝塑膜为包装袋，进行顶封、侧封、干燥、注液、化成、整形得到成品电化学电 池。
[0064] 其余与实施例4相同，这里不在赘述。
[0065] 表征及测试：
[0066] 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芯进行循环 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,则电芯 500周循环后容量保持率为D499/D0,结果见表1 ;
[0067] 直流阻抗（HIP)测试：在25°C环境中按如下流程对各实施例和比较例的电芯进 行直流阻抗（MP)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，得到电芯的直流内阻，见表1 ;
[0068] 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。
[0069] 由实施例1~实施例6可得，随着石墨烯片层与集流体的夹角的增加，电芯阻抗 逐渐降低，这是由于垂直于集流体的石墨烯具有更好的导电效果（其为石墨烯片层间的传 导）；随着缓冲层厚度的增加，电芯的循环性能不断提高，这是由于较厚的缓冲层具有更加 优良的缓冲效果。
[0070] 由实施例7~实施例11可得，本发明具有普适性。
[0071] 表1，比较例与实施例的电化学储能器件的电性能表
[0072]
[0073] 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5nm~20μm;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，且夹角Θ彡45°的石墨烯的质量占石墨烯的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10nm~ 10μL?;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· 3nm~300nm，所述石墨稀的片层平面的尺寸小于或等于30μL?，所述石墨稀为氧化石墨 稀、未改性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多60°的石墨烯的质 量占石墨烯的总量的比例大于或等于50%，或/和夹角Θ彡45°的石墨烯的质量占石墨 烯的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 :电极片的制备：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 大于或等于4%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的夹角Θ多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所述浆料的固含量 大于或等于6%。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施加的外力为施 加磁感线与集流体之间的夹角小于或等于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。
【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5nm～20μm；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夹角为θ，且夹角θ≥45°的石墨烯的质量占石墨烯的总量的比例大于或等于50％。此时，石墨烯倾向于垂直于集流体排布，因此涂布层与集流体之间通过石墨烯片层平面导通，能够最大限度的发挥石墨烯导电性能优良的特点，从而降低电池阻抗，减少发热量，提高电池安全性能。
【IPC分类】H01M4/36, H01M4/139, H01M10/04, H01M4/13, H01M4/62
【公开号】CN105355847
【申请号】CN201510676226
【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24日
【申请日】2015年10月16日