一种锂电池用石墨烯材料及其制备方法技术

本申请公开了一种锂电池用石墨烯材料及其制备方法，原料为氢氧化钾、活性炭、镍钴锰酸锂、氧化石墨烯、氢氧化钠、硼氢化钠、硝酸锂、三乙烯四胺、N,N‑二乙基羟胺和N,N‑二乙基乙醇胺；力学性能和机械性能优异，降低电池内阻，提高电池寿命，导热性能优异；原料价格低廉，操作简单易行，导电性能优异，5‑9分钟快速充满，提高电池的大电流放电性能、低温性能；稳定性好，循环充电放电400‑500次，电池容量700‑900mAh；工艺简单，易操作，产品质量和产率稳定易控制，可以广泛生产并不断代替现有材料。

Graphene material for lithium battery and preparation method thereof

The invention discloses a method for preparing lithium battery graphene material and its preparation, raw materials for activated carbon, potassium hydroxide, lithium cobalt nickel oxide, graphene oxide, sodium hydroxide, sodium borohydride, lithium nitrate, three ethylene amine, N four, N two ethyl hydroxylamine and N, N two ethyl alcohol amine; the mechanical properties and excellent mechanical properties, reduce the internal resistance of the battery to improve battery life, excellent thermal performance; low price of raw materials, simple operation, excellent conductive properties, 5 full 9 minutes fast, large current discharge performance at low temperature, improve the cell performance; good stability, cycle charge discharge 400 500 times, the battery capacity of 700 900mAh; process is simple, easy to operate, the quality and yield of product is stable and easy to control, can be widely produced and continue to replace the existing materials.

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池用石墨烯材料及其制备方法
本申请属于石墨烯材料的制备领域，尤其涉及一种锂电池用石墨烯材料及其制备方法。
技术介绍
随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破，石墨烯的产业化应用步伐正在加快，基于目前已有的研究成果，最先实现商业化应用的领域可能会是移动设备、航空航天、新能源电池领域。在发现石墨烯以前，大多数物理学家认为，热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。所以，它的发现立即震撼了凝聚体物理学学术界。虽然理论和实验界都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在,但是单层石墨烯在实验中被制备出来。消费电子展上可弯曲屏幕备受瞩目，成为未来移动设备显示屏的发展趋势。柔性显示未来市场广阔，作为基础材料的石墨烯前景也被看好。有数据显示2013年全球对手机触摸屏的需求量大概在9.65亿片。到2015年，平板电脑对大尺寸触摸屏的需求也将达到2.3亿片，为石墨烯的应用提供了广阔的市场。韩国三星公司的研究人员也已制造出由多层石墨烯等材料组成的透明可弯曲显示屏，相信大规模商用指日可待。石墨烯的出现在科学界激起了巨大的波澜。人们发现，石墨烯具有非同寻常的导电性能，超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，它的出现有望在现代电子科技领域引发一轮革命。在石墨烯中，电子能够极为高效地迁移，而传统的半导体和导体，例如硅和铜远没有石墨烯表现得好。由于电子和原子的碰撞，传统的半导体和导体用热的形式释放了一些能量，2013年一般的电脑芯片以这种方式浪费了72%-81%的电能，石墨烯则不同，它的电子能量不会被损耗，这使它具有了非比寻常的优良特性。另一方面，新能源电池也是石墨烯最早商用的一大重要领域。之前美国麻省理工学院已成功研制出表面附有石墨烯纳米图层的柔性光伏电池板，可极大降低制造透明可变形太阳能电池的成本，这种电池有可能在夜视镜、相机等小型数码设备中应用。另外，石墨烯超级电池的成功研发，也解决了新能源汽车电池的容量不足以及充电时间长的问题，极大加速了新能源电池产业的发展。这一系列的研究成果为石墨烯在新能源电池行业的应用铺就了道路。由于高导电性、高强度、超轻薄等特性，石墨烯在航天军工领域的应用优势也是极为突出的。前不久美国NASA开发出应用于航天领域的石墨烯传感器，就能很好的对地球高空大气层的微量元素、航天器上的结构性缺陷等进行检测。而石墨烯在超轻型飞机材料等潜在应用上也将发挥更重要的作用。中国石墨烯产业技术创新战略联盟率领贝特瑞、正泰集团、常州第六元素、亿阳集团等四家上市公司的代表参加了西班牙的石墨烯会议，并分别与意大利、瑞典代表团签订了深度战略合作协议，为“石墨烯全球并购，中国整合”战略打响了第一枪。此外，3月初全球首批3万部量产石墨烯手机在重庆发布，开启了石墨烯产业化应用的新时代。石墨烯入选“十三五”新材料规划已经基本落定，预计2015年将成为中国石墨烯产业爆发元年，随着社会城市化、科技化、人性化的发展，设计一种稳定性好、产率高且工艺简单的锂电池用石墨烯材料及其制备方法，成本低廉，以满足市场需求，是非常必要的。
技术实现思路
解决的技术问题：本申请针对现有石墨烯材料产率低、制备工艺复杂和稳定性差等技术问题，提供一种锂电池用石墨烯材料及其制备方法。技术方案：一种锂电池用石墨烯材料，所述锂电池用石墨烯材料的原料按重量份数配比如下：氢氧化钾100份，活性炭35-55份，镍钴锰酸锂4-8份，氧化石墨烯20-40份，氢氧化钠1-5份，硼氢化钠4-8份，硝酸锂24-28份，三乙烯四胺3-7份，N,N-二乙基羟胺6-10份，N,N-二乙基乙醇胺5-9份，乙醇15-35份，乙二醇10-30份，甲酰胺5-25份，硝酸铵2-6份。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述锂电池用石墨烯材料的原料按重量份数配比如下：氢氧化钾100份，活性炭35份，镍钴锰酸锂4份，氧化石墨烯20份，氢氧化钠1份，硼氢化钠4份，硝酸锂24份，三乙烯四胺3份，N,N-二乙基羟胺6份，N,N-二乙基乙醇胺5份，乙醇15份，乙二醇10份，甲酰胺5份，硝酸铵2份。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述锂电池用石墨烯材料的原料按重量份数配比如下：氢氧化钾100份，活性炭55份，镍钴锰酸锂8份，氧化石墨烯40份，氢氧化钠5份，硼氢化钠8份，硝酸锂28份，三乙烯四胺7份，N,N-二乙基羟胺10份，N,N-二乙基乙醇胺9份，乙醇35份，乙二醇30份，甲酰胺25份，硝酸铵6份。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述锂电池用石墨烯材料的原料按重量份数配比如下：氢氧化钾100份，活性炭40份，镍钴锰酸锂5份，氧化石墨烯25份，氢氧化钠2份，硼氢化钠5份，硝酸锂25份，三乙烯四胺4份，N,N-二乙基羟胺7份，N,N-二乙基乙醇胺6份，乙醇20份，乙二醇15份，甲酰胺10份，硝酸铵3份。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述锂电池用石墨烯材料的原料按重量份数配比如下：氢氧化钾100份，活性炭50份，镍钴锰酸锂7份，氧化石墨烯35份，氢氧化钠4份，硼氢化钠7份，硝酸锂27份，三乙烯四胺6份，N,N-二乙基羟胺9份，N,N-二乙基乙醇胺8份，乙醇30份，乙二醇25份，甲酰胺20份，硝酸铵5份。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述锂电池用石墨烯材料的原料按重量份数配比如下：氢氧化钾100份，活性炭45份，镍钴锰酸锂6份，氧化石墨烯30份，氢氧化钠3份，硼氢化钠6份，硝酸锂26份，三乙烯四胺5份，N,N-二乙基羟胺8份，N,N-二乙基乙醇胺7份，乙醇25份，乙二醇20份，甲酰胺15份，硝酸铵4份。一种所述锂电池用石墨烯材料的制备方法，包括如下步骤：第一步：按重量份数配比称取氢氧化钾、活性炭、镍钴锰酸锂、氧化石墨烯、氢氧化钠、硼氢化钠、硝酸锂、三乙烯四胺、N,N-二乙基羟胺、N,N-二乙基乙醇胺、乙醇、乙二醇、甲酰胺和硝酸铵；第二步：将活性炭和氧化石墨烯投入到带有搅拌器和温度计的反应釜中，升温到300-500℃，搅拌40-60min，加入剩余原料，减压、抽滤后，用乙醇洗涤3-5次后投入75-95℃烘箱中干燥20-40min，干燥后再投入研磨机中研磨50-60分钟，过200目筛；第三步：将研磨后的原料置于带盖的陶瓷坩埚中，再将带盖的陶瓷坩埚放入管式炉中在高纯氮气保护下首先加热至450-550℃，保温反应1-5小时，然后进一步加热至600-800℃，保温反应2-6小时，制得锂电池用石墨烯材料。有益效果：本专利技术所述一种锂电池用石墨烯材料及其制备方法采用以上技术方案和现有技术相比，具有以下技术效果：1、力学性能和机械性能优异，降低电池内阻，提高电池寿命，导热性能优异；2、原料价格低廉，操作简单易行，导电性能优异，5-9分钟快速充满，提高电池的大电流放电性能、低温性能；3、稳定性好，循环充电放电400-500次，电池容量700-900mAh；4、工艺简单，易操作，产品质量和产率稳定易控制，可以广泛生产并不断代替现有材料。具体实施方式实施例1:按重量份数配比称取氢氧化钾100份，活性炭35份，镍钴锰酸锂4份，氧化石墨烯20份，氢氧化钠1份，硼氢化钠4份，硝酸锂24份，三乙烯四胺3份，N,N-二乙基羟胺6份，N,N-二乙基乙醇胺5份，乙醇15份，乙二醇10份，甲酰胺5份，硝酸铵2份。将活性炭和氧化石墨烯投入到带有搅拌器和温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂电池用石墨烯材料，其特征在于，所述锂电池用石墨烯材料的原料按重量份数配比如下：氢氧化钾100份，活性炭35‑55份，镍钴锰酸锂4‑8份，氧化石墨烯20‑40份，氢氧化钠1‑5份，硼氢化钠4‑8份，硝酸锂24‑28份，三乙烯四胺3‑7份，N,N‑二乙基羟胺6‑10份，N,N‑二乙基乙醇胺5‑9份，乙醇15‑35份，乙二醇10‑30份，甲酰胺5‑25份，硝酸铵2‑6份。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池用石墨烯材料，其特征在于，所述锂电池用石墨烯材料的原料按重量份数配比如下：氢氧化钾100份，活性炭35-55份，镍钴锰酸锂4-8份，氧化石墨烯20-40份，氢氧化钠1-5份，硼氢化钠4-8份，硝酸锂24-28份，三乙烯四胺3-7份，N,N-二乙基羟胺6-10份，N,N-二乙基乙醇胺5-9份，乙醇15-35份，乙二醇10-30份，甲酰胺5-25份，硝酸铵2-6份。2.根据权利要求1所述的一种锂电池用石墨烯材料，其特征在于：所述锂电池用石墨烯材料的原料按重量份数配比如下：氢氧化钾100份，活性炭35份，镍钴锰酸锂4份，氧化石墨烯20份，氢氧化钠1份，硼氢化钠4份，硝酸锂24份，三乙烯四胺3份，N,N-二乙基羟胺6份，N,N-二乙基乙醇胺5份，乙醇15份，乙二醇10份，甲酰胺5份，硝酸铵2份。3.根据权利要求1所述的一种锂电池用石墨烯材料，其特征在于：所述锂电池用石墨烯材料的原料按重量份数配比如下：氢氧化钾100份，活性炭55份，镍钴锰酸锂8份，氧化石墨烯40份，氢氧化钠5份，硼氢化钠8份，硝酸锂28份，三乙烯四胺7份，N,N-二乙基羟胺10份，N,N-二乙基乙醇胺9份，乙醇35份，乙二醇30份，甲酰胺25份，硝酸铵6份。4.根据权利要求1所述的一种锂电池用石墨烯材料，其特征在于：所述锂电池用石墨烯材料的原料按重量份数配比如下：氢氧化钾100份，活性炭40份，镍钴锰酸锂5份，氧化石墨烯25份，氢氧化钠2份，硼氢化钠5份，硝酸锂25份，三乙烯四胺4份，N,N-二乙基羟胺7份，N,N-二乙基乙醇胺6份，乙醇20份，乙二醇15份，甲酰胺10份，硝酸铵3份。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王维根，
申请(专利权)人：南京悠谷知识产权服务有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32