锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法，该制备方法包括如下步骤：a.制备氧化石墨烯液晶，b.制备前驱体石墨烯凝胶，c.制备石墨烯集流体。本发明还涉及该石墨烯集流体在锂离子电池及柔性电池中的应用。采用本发明制备方法所制得的石墨烯集流体，其由单层或多层纯石墨烯片组成，不含其它任何载体或模版，质量轻，密度小；机械强度高，柔性好，折叠挤压拉伸扭曲都不会产生不可恢复的形变；电导率高，电子传递速度快；化学稳定性高，耐腐蚀；比表面积大，能很好与电极浆料粘合，减少掉粉情况；并且电压窗口宽，能够同时作为锂离子电池的正负极集流体。在锂离子电池和柔性电子设备中具有很好的应用前景。
【专利说明】
锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法
技术领域
[0001]本发明属于新能源材料和电化学技术领域，尤其涉及一种锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法。
【发明内容】
[0002]锂离子电池作为一种新型的储能设备，已经在便携式电子产品上面得到广泛的应用。随着电动汽车和柔性电子等领域的发展，对锂离子电池提出了更高的要求，包括更高的功率密度、更高的输出电压、更高的工作温度和更好的安全性能、以及具备良好的力学性能和柔韧性。
[0003]众所周知，组成锂离子电池的四大主要部分是正极材料、负极材料、隔离膜和电解液。但是，除了主要的四大部分外，用来存放正负极材料的集流体也是锂电池的重要组成部分。
[0004]集流体，顾名思义就是指汇集电流的结构或零件，在锂离子电池上主要指的是金属箔，如铜箔、铝箔。泛指也可以包括极耳。其功用主要是承载活性物质并将电池活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流对外输出，因此集流体应与活性物质充分接触，并且内阻应尽可能小为佳。原则上，理想的锂离子电池集流体应满足以下几个条件:I)电导率高;2)化学与电化学稳定性好;3)机械强度高;4)与电极活性物质的兼容性和结合力好;5)廉价易得;6)质量轻。
[0005]目前可用作锂离子电池集流体的材料有铜、铝、镍和不锈钢等金属导体材料、碳等半导体材料以及复合材料。但在实际应用过程中，不同的集流体材料仍存在这样那样的问题，例如:铜箔不能用作锂离子电池正极集流体，是因为铜的氧化层比较松散，做正极集流体时，充电时3.55V铜就会氧化;铝箔不能用作锂离子电池负极集流体，是因为铝的原子半径比较大，充电时锂离子可能会嵌入铝箔形成铝锂合金，几次循环下来铝箔就会碎掉，容易引起短路问题，影响电池的循环稳定性。再如，泡沫镍和铝箔不能应用在酸性电解液中，容易腐蚀，导致测试不准。另外，金属集流体的密度大，质量重，在整个电池中占据了较大的比重，会降低电池的能量密度，也限制了电池趋于轻薄化的发展。就现在商业化的集流体在实际应用中存在的问题来看，其大多都不能完全满足上述多尺度需求。而且现在大多数的集流体在受到外力折叠挤压时，都会产生不可恢复的形变，限制了其在柔性锂离子电池中的应用，鉴于此，研发一种即满足上述多尺度需求又能够同时作为锂离子电池正负极集流体使用的新型集流体很有必要。
[0006]石墨烯是一种零间隙半导体，这种无间隙半导体的本质特征产生了很多独特的电子性能，在室温下导电不需要电荷的迀移(费米速度是16 nrs—1)，此外，石墨烯具有大的比表面积、很好的柔性、极强的导电性(电导率是16 Ω.cm)和较宽的电压窗口等一系列的优良电化学性能，不仅能够完全满足上述理想的锂离子电池集流体多尺度需求，并且能够同时作为锂离子电池正负极集流体使用，还能够应用到柔性电子设备当中，在能源存储方面特别是锂离子电池上面得到广泛的应用。
[0007]目前以石墨烯与其他材料复合作为集流体的研究不在少数。例如:研究人员制备出的具有三维连通网络结构的石墨烯泡沫(Nature Materials 10 (6)，424，2011)，他们利用石墨烯泡沫作为锂离子电池的三维集流体，制备出可快速充放电的锂离子电池，但以泡沫镍为模板制备的石墨烯泡沫孔隙率高，机械强度低，结构不稳定。还有研究人员以滤纸、聚合物滤膜等为载体或模版附着石墨稀微片制成的石墨稀纸或石墨稀膜(Adv.EnergyMater.1, 917_922，2011)，并将其应用于超级电容器中，这种石墨烯纸虽然韧性较好但由于含有绝缘性的纸和聚合物膜，从而降低了材料的导电性，更不能完全体现石墨烯的独特性能，因此限制了其在锂离子电池中的应用。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于解决上述现有技术不能完全满足理想锂离子电池的多尺度需求以及单一材料同时作为锂离子电池正负极集流体使用存在的问题和不足，提供一种锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法以及该石墨烯集流体作为电极材料在常规锂离子电池和柔性锂离子电池中的应用。本发明制备出的石墨烯集流体由单层或者多层纯石墨烯片组成，不含其它任何载体或者模版，密度小，质量轻;机械强度高，柔性好，折叠挤压拉伸扭曲都不会产生不可恢复的形变；电导率高，电子传递速度快;化学稳定性高，耐腐蚀;比表面积大，能很好与电极浆料粘合，减少掉粉情况;并且电压窗口宽，能够同时作为锂离子电池的正负极集流体。在锂离子电池和柔性电子设备中具有很好的应用前景。
[0009 ]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法，包括如下步骤:
a.氧化石墨烯液晶的制备:利用氧化插层法制得氧化石墨烯溶液，并通过透析的方法进行浓缩，得到一种黄糖浆色高粘度的氧化石墨烯液晶；
b.前驱体石墨烯凝胶的制备:将浓缩的氧化石墨烯液晶装在容器中，然后将容器口敞开置于通有还原性气体的环境中，控制环境的温度、压强、还原性气体流速，以及还原时间，将氧化石墨烯液晶部分还原成前驱体石墨烯凝胶，得到的前驱体石墨烯是一种高粘度、纯黑色的凝胶；
c.石墨烯集流体的制备:将前驱体石墨烯凝胶旋涂到光洁基体上，然后利用涂膜机碾压成前驱体石墨烯凝胶膜，控制涂膜厚度及凝胶密度，将前驱体石墨烯凝胶膜放在鼓风干燥机中，并通入还原性气体，利用鼓风、蒸发、干燥、循环系统，将涂在光洁基体上的前驱体石墨烯凝胶膜干燥的同时进行还原。脱模后碾压即可得到锂离子电池用超轻薄高柔性石墨稀集流体。
[0010]所述的锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法的步骤a.中，所述的浓缩氧化石墨烯液晶所用的透析液为:CaCl2等饱和盐溶液、丙酮等有机溶剂或者PEG等高分子溶液中的一类或几类。
[0011]所述的锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法的步骤a.中，所述的氧化石墨烯溶液在I?100 °C温度下的表面张力为30?80 mN/m，浓缩后的氧化石墨烯液晶在I?100 °C温度下的表面张力为40?90 mN/m。
[0012]所述的锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法的步骤b.中，所述的前驱体石墨烯凝胶的制备中，还原过程的环境温度是50?150 °C，环境压强是标准大气压，还原气体是肼蒸气、氢气等，还原性气体流速是2?150 1]11/1]1；[11，还原时间是0.5?48 h，还原程度为10?60%质量百分比。
[0013]所述的锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法的步骤c.中，所用的旋涂机的旋涂速度为2000?5000 RPM(转/分钟)，工作时间为I?360 s(秒)，工作温度为4?50 cC0
[0014]所述的锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法的步骤c.中，用于旋涂成膜的光洁基体板表面粗糙度(Ra)为0.004?0.6 μπι(微米)。
[0015]所述的锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法的步骤c.中，制备的锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的厚度为0.3?500 μπι，电导率为12?15 S/m,拉伸强度为50?300 N/mm2，面密度是2.94X10—6?4.9X10—3 g/cm2，总含量是99.99?
100% ο
[0016]所述的锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法的步骤c.中，所述的前驱体石墨烯凝胶膜干燥还原过程中，干燥还原过程的环境温度是10?100 °C，还原气体是肼蒸气、氢气等，还原性气体流速是20?150 1]11/1]1；[11，干燥还原时间是0.5?120 h，鼓风角度是90°。
[0017]所述的锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法的步骤c.中，脱模后碾压集流体的强度为I?50 KPa0
[0018]所述的锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法的所有步骤中，所述的液晶和凝胶所含溶剂为乙醇、乙二醇、纯水、NMP、DMF、DMAC等亲水性溶剂中的一种或几种。
[0019]本发明还提供上述任一方法制得的石墨烯集流体。
[0020]本发明还提供上述石墨烯集流体作为锂离子电池正负极集流体组装的常规锂离子电池和柔性锂离子电池。
[0021 ]本发明具有如下的技术效果，制备出的这种超轻薄，高柔性，大面积厚度可控，高导电性，轻质，密度小，化学稳定性高，耐腐蚀，可同时作为锂离子电池正负极集流体使用的石墨烯集流体，该集流体膜平整均匀，是一种自支撑的柔性膜，不含粘接剂，由单层或者多层纯石墨烯片组成，不含其它任何载体或者模版，能够弯曲和折叠多次不变形，机械性能好，制备过程不需要昂贵的设备和苛刻的条件，操作简单，廉价易行，制备周期短，实验条件简单，可实现工业化生产。
【附图说明】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0023]图1是本发明制备锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的流程示意图。
[0024]图2是锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的实物照片。
[0025]图3是锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的扫描电镜图，a.是截面图；b.是正面图。
[0026]图4是石墨烯集流体-磷酸铁锂与Al箔-磷酸铁锂的电化学性能测试图，a.是石墨烯集流体-磷酸铁锂与Al箔-磷酸铁锂的循环稳定性比较图；b.是石墨烯集流体-磷酸铁锂与Al箔-磷酸铁锂的首次充放电曲线图。
[0027]图5是石墨烯集流体-磷酸铁锂电极的软包电池测试图，a.是平铺的软包电池使LED灯发光;b.弯曲折叠的软包电池使LED灯发光。
【具体实施方式】
[0028]实施例1
如图1所示:
第一步是氧化石墨烯液晶的制备，具体步骤是:取100 ml氧化插层法得到的氧化石墨烯溶液于孔径为0.22微米的水性滤膜袋中，再用100 ml饱和CaCl2溶液对氧化石墨烯液晶进行透析浓缩，透析时间为0.5 h，最终得到表面张力为76.03 mN/m的氧化石墨烯液晶。
[0029]第二步是前驱体石墨稀凝胶的制备，具体步骤是:(I).取浓缩的50ml氧化石墨烯液晶置于100 ml玻璃烧杯中，然后将装有50 ml浓缩的氧化石墨烯液晶的100 ml玻璃烧杯敞口置于通有氢气的真空干燥器中，(2).控制真空干燥器内环境温度为50 °C、压强为大气压、氢气流速20 ml/min，还原时间为3 h，将氧化石墨稀液晶部分还原成前驱体石墨稀凝胶。
[0030]第三步是石墨烯集流体的制备，具体步骤是:(I).将前驱体石墨烯凝胶通过旋涂机旋涂在光洁的铝板基体上，旋涂速度为3000 RMP，旋涂时间为250 S，然后通过专用涂膜机将前驱体石墨烯凝胶碾压成膜，在光洁的基体上形成一层均匀的前驱体石墨烯凝胶膜，牵引成膜基体的速度是20 cm/min，通过专用涂膜机能精确控制前驱体石墨烯凝胶膜的厚度；(2).将前驱体石墨烯凝胶膜放在鼓风干燥机中，并通入还原性气体氢气，利用鼓风、蒸发、干燥、循环系统，将涂在光洁基体上的前驱体石墨烯凝胶膜干燥的同时进行还原。鼓风干燥机环境温度为150 °C、压强为大气压、氢气流速150 ml/min，还原时间为8 ho (3).鼓风机通入的气体为氢气，氢气流入还原系统中在还原前驱体石墨烯的同时带走蒸发出来的溶剂，并通过干燥吸收装置干燥氢气并吸收溶剂气体，干燥后的纯净氢气再通过循环系统回到鼓风装置通气口，再次进入还原系统中。如此循环，干燥脱模碾压后即可得到超轻薄高柔性石墨稀集流体。
[0031]如图2，图3所示，制备的超轻薄高柔性石墨烯集流体，表面平整均匀，是一种面积大，自支撑的柔性膜，能够弯曲与折叠，具有耐腐蚀性，超轻高柔性，机械性能良好，高导电性。
[0032]对上述实施例1制得的超轻薄高柔性石墨稀集流体进行物理性能测试:
1.电导率的测定:将所得的石墨烯集流体，在室温下用RTS-5型双电测四探针测试仪测试电导率。仪器可直接显示电阻率P的值，电阻率的倒数即为电导率，σ=1/ρ。测得石墨烯集流体的电导率为5.5 X 13 S/m。说明制备的石墨稀集流体的电导率$父尚，可以作为集流体使用。
[0033]2.拉伸强度测试:将制得的石墨烯集流体剪成I X0.5 cm2的矩形片，用QJ210A万能拉力机对其进行拉伸强度测试。测得石墨烯集流体的拉伸强度为211 MPa。说明制备的石墨烯集流体的拉伸性能较好，可以作为集流体使用。
[0034]对上述实施例1制得的超轻薄高柔性石墨烯集流体的电化学性能测试:
采用上述实施例1制备的石墨烯集流体，涂上电池级磷酸铁锂浆料，制成电池极片，并组装成纽扣半电池对其进行电化学性能测试。具体操作步骤如下:按照质量比为磷酸铁锂粉体材料:乙炔黑:PVDF=S:1:1的方式配比称重，将磷酸铁锂粉体材料和乙炔黑研磨在一块使之混合均匀，而PVDF溶于少量的氮甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中形成均一的胶黏剂，然后将研磨均匀的粉末加入到该胶黏剂中搅拌成均匀的浆料。之后将它涂覆在上述实例I制备的石墨烯集流体上面，真空条件下充分干燥。将石墨烯集流体-磷酸铁锂复合膜经过冲片和压片等过程制成I X I cm2大小的极片，用作工作电极，金属锂片用作对电极与参比电极，标准膜(Celgard 2400)作为正负极之间的隔膜，I M的六氟磷锂(LiPF6)溶液作为电解液(将溶质溶于体积比为I: I的EC和DMC的溶剂中)。纽扣电池(2016型)在氧气与水指标低于I ppm的手套箱中组装。采用新威电池测试系统(深圳)BT5-10进行恒流充放电的电化学性能测试，倍率是0.2 C，电压测试窗口为2.8-4.2 V0
[0035]在其他条件不变的情况下，将上述实例I制得的石墨烯集流体用商业电池级铝箔替代，进行对比实验。
[0036]由测试结果，结合图4的b.图可知石墨烯集流体-磷酸铁锂正极在0.2C下充放电，首次放电比容量可达到169 mAh/g，结合图4的a.图可知，循环90次后，容量保持率仍有98.7%，稳定后的比容量保持在150 mAh/g，说明该电极具有较高的能量密度和非常好的循环稳定性，由图4的a.图和b.图中石墨烯集流体-磷酸铁锂与Al箔-磷酸铁锂的电化学性能测试比较可知，石墨烯集流体-磷酸铁锂正极的电池性能明显优于相同条件下的铝箔集流体-磷酸铁锂正极的电池性能。
[0037]将石墨烯集流体-磷酸铁锂电极组装成软包电池进行电化学性能测试图，用铝塑膜作为外包装袋，用镍极耳将两电极引出，将软包装袋封装以后进行测试。从图5中可以看出，平铺(图5的a.图)和弯曲折叠(图5的b.图)的软包电池都能够使小的LED灯发光，说明该种材料具有很好的柔韧性，能够应用到柔性电子上面。
[0038]实施例2
第一步是氧化石墨烯液晶的制备，具体步骤是:取100 ml氧化插层法得到的氧化石墨烯溶液于孔径为0.22微米的水性滤膜袋中，再用100 ml无水丙酮对氧化石墨烯液晶进行透析浓缩，透析时间为0.5 h，最终得到表面张力为74.27 mN/m的氧化石墨烯液晶。
[0039]第二步是前驱体石墨稀凝胶的制备，具体步骤是:(I).取浓缩的50ml氧化石墨烯液晶置于100 ml玻璃烧杯中，然后将装有50 ml浓缩的氧化石墨烯液晶的100 ml玻璃烧杯敞口置于通有肼蒸气的真空干燥器中，(2).控制真空干燥器内环境温度为90 °C、压强为大气压、肼蒸气流速5 ml/min，还原时间为I h，将氧化石墨稀液晶部分还原成前驱体石墨稀凝胶。
[0040]第三步是石墨烯集流体的制备，具体步骤是:(I).将前驱体石墨烯凝胶通过旋涂机旋涂在光洁的不锈钢板基体上，旋涂速度为4000 RMP，旋涂时间为150 s，通过专用涂膜机将前驱体石墨烯凝胶碾压成膜，在光洁的基体上形成一层均匀的前驱体石墨烯凝胶膜，牵引成膜基体的速度是30 cm/min，通过专用涂膜机能精确控制前驱体石墨烯凝胶膜的厚度；(2).将前驱体石墨烯凝胶膜放在鼓风干燥机中，并通入还原性气体氢气，利用鼓风、蒸发、干燥、循环系统，将涂在光洁基体上的前驱体石墨烯凝胶膜干燥的同时进行还原。鼓风干燥机环境温度为200 °C、压强为大气压、氢气流速150 ml/min，还原时间为5 ho (3).鼓风机通入的气体为氢气，氢气流入还原系统中在还原前驱体石墨烯的同时带走蒸发出来的溶剂，并通过干燥吸收装置干燥氢气并吸收溶剂气体，干燥后的纯净氢气再通过循环系统回到鼓风装置通气口，再次进入还原系统中。如此循环，干燥脱模碾压后即可得到超轻薄高柔性石墨稀集流体。
[0041]对上述实施例2制得的超轻薄高柔性石墨烯集流体进行物理性能测试和电化学性能测试，所得结果为电导率2.9X 14 S/m，拉伸强度254 MPa，制成石墨稀集流体-磷酸铁锂正极片，0.2 C倍率下恒流充放电，比容量高达149 mAh/g，循环150次后容量保持率为95.3%。其电池性能明显优于相同条件下的铝箔集流体-磷酸铁锂正极的电池性能。
[0042]实施例3
第一步是氧化石墨烯液晶的制备，具体步骤是:取100 ml氧化插层法得到的氧化石墨烯溶液于孔径为0.22微米的水性滤膜袋中，再用100 ml 50%的PEG水溶液对氧化石墨烯液晶进行透析浓缩，透析时间为0.5 h，最终得到表面张力为74.83 mN/m的氧化石墨烯液晶。
[0043]第二步是前驱体石墨稀凝胶的制备，具体步骤是:(I).取浓缩的50ml氧化石墨烯液晶置于100 ml玻璃烧杯中，然后将装有50 ml浓缩的氧化石墨烯液晶的100 ml玻璃烧杯敞口置于通有肼蒸气的真空干燥器中，(2).控制真空干燥器内环境温度为100 °C、压强为大气压、肼蒸气流速10 1111/1]1；[11，还原时间为0.5 h，将氧化石墨稀液晶部分还原成前驱体石墨稀凝胶。
[0044]第三步是石墨烯集流体的制备，具体步骤是:(I).将前驱体石墨烯凝胶通过旋涂机旋涂在光洁的玻璃板基体上，旋涂速度为4500 RMP，旋涂时间为100 S，通过专用涂膜机将前驱体石墨烯凝胶碾压成膜，在光洁的基体上形成一层均匀的前驱体石墨烯凝胶膜，牵引成膜基体的速度是25 cm/min，通过专用涂膜机能精确控制前驱体石墨烯凝胶膜的厚度；
(2).将前驱体石墨烯凝胶膜放在鼓风干燥机中，并通入还原性气体肼蒸气，利用鼓风、蒸发、干燥、循环系统，将涂在光洁基体上的前驱体石墨烯凝胶膜干燥的同时进行还原。鼓风干燥机环境温度为120 °C、压强为大气压、肼蒸气流速50 ml/min，还原时间为3 h0(3).鼓风机通入的气体为肼蒸气，肼蒸气流入还原系统中在还原前驱体石墨烯的同时带走蒸发出来的溶剂，并通过干燥吸收装置干燥肼蒸气并吸收溶剂气体，干燥后的纯净肼蒸气再通过循环系统回到鼓风装置通气口，再次进入还原系统中。如此循环，干燥脱模碾压后即可得到超轻薄高柔性石墨烯集流体。
[0045]对上述实施例3制得的超轻薄高柔性石墨烯集流体进行物理性能测试和电化学性能测试，所得结果为电导率1.7X 14 S/m，拉伸强度271 MPa，制成石墨烯集流体-磷酸铁锂正极片，0.2 C倍率下恒流充放电，比容量高达155 mAh/g，循环150次后容量保持率为96.9%。其电池性能明显优于相同条件下的铝箔集流体-磷酸铁锂正极的电池性能。
[0046]从上面的物理性能测试、电化学性能测试，以及软包电池的性能测试可以看出，石墨烯集流体电极材料表现出十分优异的电化学性能，这归结于多方面的原因:第一方面是因为石墨烯集流体提供良好的力学性能和柔韧性，又具有极大的比表面积和超强的导电性能，能够为活性材料提供快速的电子通道，保证了其较好的倍率性能；另一方面是因为石墨烯集流体质量轻，密度小，使活性物的利用率大大增加，提高了电池的能量密度;第三个方面是因为石墨烯集流体的电压范围宽，耐腐蚀性能好，有效地提高了电池的循环稳定性。综上所述，本发明不仅可提高锂离子电池的综合性能，而且在柔性电子设备中具有极大的应用前景。
[0047]上述针对本发明较佳实例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法，其特征在于: a.氧化石墨烯液晶的制备:利用氧化插层法制得氧化石墨烯溶液，并通过透析的方法进行浓缩，得到一种黄糖浆色高粘度的氧化石墨烯液晶； b.前驱体石墨烯凝胶的制备:将浓缩的氧化石墨烯液晶装在容器中，然后将容器口敞开置于通有还原性气体的环境中，控制环境的温度、压强、还原性气体流速，以及还原时间，将氧化石墨烯液晶部分还原成前驱体石墨烯凝胶，得到的前驱体石墨烯是一种高粘度、纯黑色的凝胶； c.石墨烯集流体的制备:将前驱体石墨烯凝胶旋涂到光洁基体上，控制涂膜厚度及凝胶密度，然后利用涂膜机碾压成前驱体石墨烯凝胶膜，将前驱体石墨烯凝胶膜放在鼓风干燥机中，并通入还原性气体，利用鼓风、蒸发、干燥、循环系统，将涂覆在光洁基体上的前驱体石墨烯凝胶膜干燥的同时进行还原，脱模后碾压即可得到锂离子电池用超轻薄高柔性石墨稀集流体。2.根据权利要求1a所述的锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法，其特征在于:浓缩氧化石墨烯液晶所用的透析液为:CaCl2等饱和盐溶液、丙酮等有机溶剂或者PEG等高分子溶液中的一类或几类。3.根据权利要求1a所述的锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法，其特征在于:所述的氧化石墨烯溶液在I?100 °C温度下的表面张力为30?80 mN/m，浓缩后的氧化石墨稀液晶在I?100 °C温度下的表面张力为40?90 mN/m。4.根据权利要求1b所述的锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法，其特征在于:前驱体石墨烯凝胶的制备中，还原过程的环境温度是50?150 °C，环境压强是标准大气压，还原气体是肼蒸气、氢气等，还原性气体流速是2?150 ml/min，还原时间是0.5?48 h，还原程度为10?60%质量百分比。5.根据权利要求1c所述的锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法，其特征在于:旋涂机的旋涂速度为2000?5000 RPM(转/分钟)，工作时间为I?360 s(秒)，工作温度为4?50 °C。6.根据权利要求1c所述的锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法，其特征在于:用于旋涂成膜的光洁基体板表面粗糙度(Ra)为0.004?0.6 μπι(微米)。7.根据权利要求1c所述的锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法，其特征在于:制备的锂离子电池用超轻薄高柔性石墨稀集流体的厚度为0.3?500 μπι，电导率为12?15 S/m，拉伸强度为50?300 N/mm2，面密度是2.94X 10—6?4.9X 10—3 g/cm2，总含量是99.99?100%。8.根据权利要求1c所述的锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法，其特征在于:前驱体石墨烯凝胶膜干燥还原过程中，干燥还原过程的环境温度是10?100 °C，还原气体是肼蒸气、氢气等，还原性气体流速是20?150 ml/min，干燥还原时间是0.5?120h，鼓风角度是90°。9.根据权利要求1c所述的锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法，其特征在于:脱模后碾压集流体的强度为I?50 KPa010.根据权利要求1所述的锂离子电池用超轻薄高柔性石墨烯集流体的制备方法，其特征在于:液晶和凝胶所含溶剂为乙醇、乙二醇、纯水、NMP、DMF、DMAc等亲水性溶剂中的一种或几种。
【文档编号】H01M4/66GK106058266SQ201610408369
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】肖启振, 刘双祎, 李朝晖, 雷钢铁, 王艺蓉
【申请人】湘潭大学