連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料，所述材料芯部為一泡沫鎳基板，于泡沫鎳基板表面包覆著采用CVD氣相沉積CH4氣體獲得一塊連續(xù)相海綿狀石墨烯，即為所述連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料。本發(fā)明還提供的連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料的制備方法，用本發(fā)明連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料制造的鋰離子電池，它不僅具有最高載流子、良好的循環(huán)穩(wěn)定性，導(dǎo)熱好、導(dǎo)電快、電解質(zhì)接觸面加大，節(jié)省體積的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有很高的活性比表面積和適宜的離子傳輸通道，電池使用壽命長(zhǎng)、安全性能良好、生產(chǎn)成本低。
【專利說明】連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種石墨烯電池的材料，具體涉及一種連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]泡沫鎳是由金屬鎳構(gòu)成的具有許多微小孔隙的一片鎳網(wǎng)板，這種稱之為泡沫鎳的網(wǎng)板多是用來做高效能蓄電池的電極板，由于它有許多微小孔隙，使鎳極板充分與蓄電池液接觸，將接觸面積的增大，從而提高了蓄電池的性能，因此被廣泛的用做蓄電池電極板的制造材料。但是由于泡沫鎳是一種片狀體，把它用來做電極材料具有一定的局限性，雜質(zhì)多，分散性差，電導(dǎo)性差，用它所制作的電池功率密度和能量密度還滿足不了高效能蓄電池的需求，循環(huán)穩(wěn)定性不夠優(yōu)良，而且材料用途比較單一。目前，也有用來做泡沫鎳和石墨烯來做蓄電池的。其中，石墨烯材料具有> 4000W/m *k的高導(dǎo)熱性參數(shù)、> 106cm2/V *S的極高電子傳輸速度、較銀更低的電阻率:106 Ω.m，而這些優(yōu)異性能只有是連續(xù)相的石墨烯才會(huì)具有，但是，現(xiàn)有的報(bào)道及所見到產(chǎn)品均是在做成石墨烯粉碎后，再分散加入到其它材料中去使用，由此所得的非連續(xù)相的石墨烯材料并不能充分的體現(xiàn)石墨烯的特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料及制備方法，它將裁切好尺寸、兩端進(jìn)行噴涂或粘貼封閉處理的泡沫鎳基板放入CVD氣相沉積爐內(nèi)，通過抽真空排氣、加入H2保護(hù)氣體，再通入氣體CH4，經(jīng)過升溫加熱，進(jìn)行氣相沉積、保溫，于泡沫鎳基板面沉積一種能夠滿足高效能蓄電池功率密度和能量密度要求的連續(xù)相海綿狀石墨烯材料，它具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，高熱導(dǎo)率、高導(dǎo)電率、電導(dǎo)性好，極高的電子傳輸速度，解決了現(xiàn)有片狀非連續(xù)相石墨烯材料存在的不能達(dá)到石墨烯本性的問題。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料，其特征在于，所述材料芯部為一泡沫鎳基板，于泡沫鎳基板表面包覆著采用CVD氣相沉積CH4氣體獲得一塊連續(xù)相海綿狀石墨烯，即為所述連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料。
[0005]本發(fā)明提供的連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料的制備方法，該石墨烯鋰電池正負(fù)極材料的制備方法或由以下步驟組成；
[0006]步驟一，按所需尺寸要求裁切泡沫鎳基板；
[0007]步驟二，對(duì)泡沫鎳基板兩端進(jìn)行噴涂或粘貼方式的封閉處理；
[0008]步驟三，對(duì)泡沫鎳基板進(jìn)行氣相沉積爐表面處理，
[0009]⑴.將裝有裁切及兩端處理過的泡沫鎳基板掛架，送入CVD氣相沉積爐，關(guān)閉爐后抽真空，真空度為:1.0?2.0X IO4Pa;
[0010](2).由CVD氣相沉積爐上方進(jìn)氣孔先通入保護(hù)氣體H2、然后通入CH4，升溫加熱CVD氣相沉積爐，爐溫:400°C?1200°C，保溫時(shí)間:60?180分鐘；[0011](3).將CVD氣相沉積爐冷卻至常溫、通氣升至常壓；
[0012](4).出爐后即得到制作鋰電池正負(fù)極材料的連續(xù)相海綿狀石墨烯
[0013]本發(fā)明所述連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料，其特征還在于，所述材料芯部的泡沫鎳基板，或?yàn)榕菽~鎳基板。
[0014]按照本發(fā)明材料的制備方法，本發(fā)明連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料芯部為一泡沫鎳基板，先對(duì)裁切好泡沫鎳基板的兩端進(jìn)行噴涂或粘貼方式的封閉處理，再將處理好的泡沫鎳基板放入CVD氣相沉積爐內(nèi)，通過抽真空排氣、加入保護(hù)氣體H2后，再通入氣體CH4，經(jīng)過升溫加熱、保溫，于泡沫鎳基板面沉積出能夠滿足高效能蓄電池功率密度和能量密度要求的連續(xù)相海綿狀石墨烯材料，用該連續(xù)相海綿狀石墨烯材料作為鋰離子電池的正、負(fù)極材料，它不僅具有最高載流子、良好的循環(huán)穩(wěn)定性，導(dǎo)熱好、導(dǎo)電快、電解質(zhì)接觸面加大，節(jié)省體積的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有很高的活性比表面積和適宜的離子傳輸通道，使用壽命長(zhǎng)、安全性能良好、生產(chǎn)成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是用本發(fā)明石墨烯材料作為電池負(fù)極的電池芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖中，1.正極，2.負(fù)極，3.隔膜，4.碳酸鐵鋰片，5.外殼。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0018]一種連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料，所述材料芯部為一泡沫鎳基板，于泡沫鎳基板表面包覆著采用CVD氣相沉積CH4氣體獲得一塊連續(xù)相海綿狀石墨烯，即為所述連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料。
[0019]本發(fā)明所述連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料的制備方法由以下步驟組成；
[0020]步驟一，按所需尺寸要求裁切泡沫鎳基板；
[0021]步驟二，對(duì)泡沫鎳基板兩端進(jìn)行噴涂或粘貼方式的封閉處理；
[0022]步驟三，對(duì)泡沫鎳基板進(jìn)行氣相沉積爐表面處理，
[0023]⑴.將裝有裁切及兩端處理過的泡沫鎳基板掛架，送入CVD氣相沉積爐，關(guān)閉爐后抽真空，真空度為:1.0?2.0X IO4Pa;
[0024](2).由CVD氣相沉積爐上方進(jìn)氣孔先通入保護(hù)氣體H2、然后通入CH4，升溫加熱CVD氣相沉積爐，爐溫:400°C?1200°C，保溫時(shí)間:60?180分鐘；
[0025](3).將CVD氣相沉積爐冷卻至常溫、通氣升至常壓；
[0026](4).出爐后即得到制作鋰電池正負(fù)極材料的連續(xù)相海綿狀石墨烯
[0027]本發(fā)明連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料，也可以采用泡沫銅鎳基板，其作用、性能和效果與泡沫鎳基板均相同。
[0028]按照本發(fā)明去制備連續(xù)相海綿狀石墨烯鋰電池的正負(fù)極材料時(shí)，先對(duì)裁切好泡沫鎳基板的兩端進(jìn)行噴涂或粘貼方式的封閉處理，封閉處理后在將泡沫鎳基板放入CVD氣相沉積爐內(nèi)，再進(jìn)行CH4氣相沉積處理，于泡沫鎳基板面上沉積出的一塊連續(xù)相海綿狀石墨烯材料，用這種連續(xù)相海綿狀石墨烯材料，即為制作鋰離子電池的正負(fù)極材料，[0029]如圖1所示，它是一種由石墨烯材料作為電極的電池結(jié)構(gòu)，電池包括一個(gè)外殼5，它將作為電池芯的正極I和負(fù)極2的石墨烯材料置于外殼5內(nèi)，中間用隔膜3和碳酸鐵鋰片4將作為電極正極I和負(fù)極2的兩塊石墨烯材料隔開。
[0030]用這種石墨烯材料作為電池正負(fù)極，在電池組裝完后，由于電池正負(fù)極1、2的石墨烯材料為連續(xù)相海綿狀，在向電池加注電解液后，作為電池正負(fù)極1、2連續(xù)相海綿狀的石墨烯材料可以吸收更多電解液，因此連續(xù)相海綿狀石墨烯材料能使電池具有最高載流子、良好的循環(huán)穩(wěn)定性，導(dǎo)電快、電解質(zhì)接觸面加大和節(jié)省體積的優(yōu)點(diǎn)，并且具有很高的活性比表面積和適宜的離子傳輸通道，電池使用壽命長(zhǎng)、安全性能良好、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)。
[0031]上述實(shí)施方式只是本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)例，不是用來限制本發(fā)明的實(shí)施與權(quán)利范圍，凡依據(jù)本發(fā)明申請(qǐng)專利保護(hù)范圍所述的內(nèi)容做出的等效變化和修飾，均應(yīng)包括在本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料，其特征在于，所述材料芯部為一泡沫鎳基板，于泡沫鎳基板表面包覆著采用CVD氣相沉積CH4氣體獲得一塊連續(xù)相海綿狀石墨烯，即為所述連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述石墨烯鋰電池正負(fù)極材料的制備方法或由以下步驟組成； 步驟一，按所需尺寸要求裁切泡沫鎳基板； 步驟二，對(duì)泡沫鎳基板兩端進(jìn)行噴涂或粘貼方式的封閉處理； 步驟三，對(duì)泡沫鎳基板進(jìn)行氣相沉積爐表面處理， ⑴.將裝有裁切及兩端處理過的泡沫鎳基板掛架，送入CVD氣相沉積爐，關(guān)閉爐后抽真空，真空度為:1.0?2.0 X IO4Pa ； ⑵.由CVD氣相沉積爐上方進(jìn)氣孔先通入保護(hù)氣體H2、然后通入CH4,升溫加熱CVD氣相沉積爐，爐溫:400°C?1200°C，保溫時(shí)間:60?180分鐘； (3).將CVD氣相沉積爐冷卻至常溫、通氣升至常壓； (4).出爐后即得到制作鋰電池正負(fù)極材料的連續(xù)相海綿狀石墨烯。
3.—種連續(xù)相海綿狀石墨烯制作鋰電池的正負(fù)極材料，其特征在于，所述材料芯部的泡沫鎳基板，或?yàn)榕菽~鎳基板。
【文檔編號(hào)】H01M4/1393GK103794793SQ201410029989
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】李金明 申請(qǐng)人:東莞市萬豐納米材料有限公司