【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池循环性能，具体是一种改善锂电池循环性能的改性粘结剂及其应用。
技术介绍
1、随着化石燃料等不可再生能源的大量消耗，以及生态环境的持续恶化，全世界科研领域正在积极寻找新能源的发展出路，以实现可持续发展。风能、太阳能、潮汐能、电能等领域的发展正蓬勃兴起，其中围绕电能这一领域的研究和发展已经在世界范围内掀起热潮，电气化进程明显加快，在电能领域以锂离子电池为代表的储能器件正在进行新的技术革命。锂离子电池因其能量密度高、循环寿命长、自放电小、开路电压高、工作温度范围宽、绿色环保等多种优点而被认为是替代化石燃料的一种很有前景的可充电储能系统，而粘结剂是锂电池中不可或缺的成分。
2、目前工业及实验室常用的粘结剂是聚偏二氟乙烯（pvdf）粘结剂，pvdf是不导电的，它在传统的有机电解质中会发生膨胀从而导致机械强度减小。此外，水也会严重影响pvdf在n-甲基-2-吡咯烷酮（nmp）中的分散，使得pvdf在nmp中结晶和团聚，导致粘结性能大幅度下降。pvdf在锂离子电池的电化学反应环境中不是绝对稳定的，有可能与锂化石墨、金属锂等发生反应产生有毒的hf。同时，pvdf是一种含氟的不可生物降解的材料，可能会导致一些环境污染的问题。因此，寻找一种可以替代pvdf的粘结剂是非常有必要的。
3、石墨烯是一种具有多种优异性质的材料，电子迁移率高、力学性能优异等性质使其在锂离子电池中的应用研究也非常深入，研究者多将石墨烯用于负极或者利用石墨烯对电极材料进行改性，但是将石墨烯用于粘结剂使用的相关研究非常少。本专利技术使用
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种改善锂电池循环性能的改性粘结剂及其应用，以解决现有技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种改善锂电池循环性能的改性粘结剂，所述改性粘结剂包括还原氧化石墨烯、改性还原氧化石墨烯中的一种或两种。
4、较为优化的，所述还原氧化石墨烯的制备方法为：将单层石墨烯溶液缓慢注入含1wt%的cacl2水溶液中，得到凝胶状石墨烯；退火处理、微波照射，得到还原氧化石墨烯（rgo）。
5、较为优化的，所述单层石墨烯溶液的浓度为0.15g/l~0.2g/l；
6、所述退火处理的参数为：在氩气氛围下，于200℃~300℃下退火处理55~65min；所述微波照射的工艺参数为：在640w~660w下微波照射1~2s。
7、方案中，将单层石墨烯（go）溶液缓慢注入含1wt%的cacl2水溶液中，通过与两块go纳米片的含氧基团桥接，形成均匀连续的凝胶状go；然后在300℃氩气下退火1小时，得到轻度还原的go，能有效吸收2.45ghz的微波；在氩气微波炉中微波照射1~2s后，微波的有效吸收导致轻度还原的go迅速升温，导致氧官能团解吸，石墨烯基面重新排序，获得还原氧化石墨烯（rgo）。
8、较为优化的，所述改性还原氧化石墨烯的制备方法为：（1）将石墨烯加入到n-甲基-2-吡咯烷酮溶剂中，超声分散，加入l-抗坏血酸棕榈酸酯，制成悬浊液；（2）将悬浊液搅拌均匀，微波反应，抽滤、洗涤、冷冻干燥，得到改性还原氧化石墨烯（l-rgo）。
9、较为优化的，所述超声分散时间为55~65min；搅拌均匀的时间为12~13小时；微波反应的条件为：640w~660w下微波反应100~120s；冷冻干燥的时间为36~48小时。
10、较为优化的，所述改性还原氧化石墨烯的原料包括以下组分：100ml的n-甲基-2-吡咯烷酮、0.1g的石墨烯、1g的l-抗坏血酸棕榈酸酯。
11、一种改善锂电池循环性能的改性粘结剂的应用，较为优化的，所述改性粘结剂用于制备极片，所述极片的制备方法为：将改性粘结剂加入到坩埚中，搅拌20±2min，加入导电剂、活性材料，在n-甲基-2-吡咯烷酮中搅拌180±5min，将其均匀涂覆于集流体上，于60℃~65℃真空干燥箱中干燥12~15小时，得到极片。
12、较为优化的，所述极片的原料包括：质量比为8:1:1的活性材料、改性粘结剂、导电剂。
13、较为优化的，所述导电剂包括导电炭黑，所述集流体包括铝箔或铜箔。
14、较为优化的，当极片为正极片时，所述集流体为铝箔时，活性材料为正极材料磷酸铁锂（lfp）或镍钴锰三元材料（ncm）。
15、较为优化的，当极片为负极片时，所述集流体为铜箔时，活性材料为负极材料钛酸锂（lto）。
16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
17、1、本专利技术可以有效改善和提高锂离子电池的电化学稳定性和循环寿命性能。
18、2、本专利技术提供了一种新型的锂电池正极材料的粘结剂，替代pvdf的使用，可有效改善pvdf带来的环境污染问题。
19、3、pvdf为含氟材料，价格贵，使用成本高，本专利技术可有效降低成本。
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1.一种改善锂电池循环性能的改性粘结剂，其特征在于：所述改性粘结剂包括还原氧化石墨烯、改性还原氧化石墨烯中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的一种改善锂电池循环性能的改性粘结剂，其特征在于：所述还原氧化石墨烯的制备方法为：将单层石墨烯溶液缓慢注入含1wt%的CaCl2水溶液中，得到凝胶状石墨烯；退火处理、微波照射，得到还原氧化石墨烯。
3.根据权利要求2所述的一种改善锂电池循环性能的改性粘结剂，其特征在于：所述单层石墨烯溶液的浓度为0.15g/L~0.2g/L；
4.根据权利要求1所述的一种改善锂电池循环性能的改性粘结剂，其特征在于：所述改性还原氧化石墨烯的制备方法为：（1）将石墨烯加入到N-甲基-2-吡咯烷酮溶剂中，超声分散，加入L-抗坏血酸棕榈酸酯，制成悬浊液；（2）将悬浊液搅拌均匀，微波反应，抽滤、洗涤、冷冻干燥，得到改性还原氧化石墨烯。
5.根据权利要求4所述的一种改善锂电池循环性能的改性粘结剂，其特征在于：所述超声分散时间为55~65min；搅拌均匀的时间为12~13小时；微波反应的条件为：640W~660W下微波反应
6.根据权利要求4所述的一种改善锂电池循环性能的改性粘结剂，其特征在于：所述悬浊液的原料包括以下组分：100mL的N-甲基-2-吡咯烷酮、0.1g的石墨烯、1g的L-抗坏血酸棕榈酸酯。
7.根据权利要求1~6任一项所述的一种改善锂电池循环性能的改性粘结剂的应用，其特征在于：所述改性粘结剂用于制备极片：将改性粘结剂、导电剂、活性材料，在N-甲基-2-吡咯烷酮中混合均匀，将其均匀涂覆于集流体上，干燥后得到极片。
8.根据权利要求7所述的一种改善锂电池循环性能的改性粘结剂的应用，其特征在于：当极片为正极片时，所述集流体为铝箔时，活性材料为正极材料磷酸铁锂或镍钴锰三元材料。
9.根据权利要求7所述的一种改善锂电池循环性能的改性粘结剂的应用，其特征在于：当极片为负极片时，所述集流体为铜箔时，活性材料为负极材料钛酸锂。
...【技术特征摘要】
1.一种改善锂电池循环性能的改性粘结剂，其特征在于：所述改性粘结剂包括还原氧化石墨烯、改性还原氧化石墨烯中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的一种改善锂电池循环性能的改性粘结剂，其特征在于：所述还原氧化石墨烯的制备方法为：将单层石墨烯溶液缓慢注入含1wt%的cacl2水溶液中，得到凝胶状石墨烯；退火处理、微波照射，得到还原氧化石墨烯。
3.根据权利要求2所述的一种改善锂电池循环性能的改性粘结剂，其特征在于：所述单层石墨烯溶液的浓度为0.15g/l~0.2g/l；
4.根据权利要求1所述的一种改善锂电池循环性能的改性粘结剂，其特征在于：所述改性还原氧化石墨烯的制备方法为：（1）将石墨烯加入到n-甲基-2-吡咯烷酮溶剂中，超声分散，加入l-抗坏血酸棕榈酸酯，制成悬浊液；（2）将悬浊液搅拌均匀，微波反应，抽滤、洗涤、冷冻干燥，得到改性还原氧化石墨烯。
5.根据权利要求4所述的一种改善锂电池循环性能的改性粘结剂，其特征在于：所述超声分散时间为55~6...
【专利技术属性】
技术研发人员：骆翔，李学法，张国平，
申请(专利权)人：扬州纳力新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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