[发明专利]一种石墨烯涂层铝箔的制备方法

说明书

本发明公开一种石墨烯涂层铝箔的制备方法，将制备的氧化石墨烯高度分散，使其能够均匀的附着在铝箔上，涂层厚度（双面）可以做到0.2～2μm，提高极片的导电性能，在不损失能量密度的情况下，使电池的容量到更好的发挥。并且在石墨烯分散液中加入炭黑作为导电介质，进一步增强其导电性能。另外，在Graphene/sp浆料中加入聚丙烯树脂液，加强石墨烯和炭黑在铝箔上的附着力，使石墨烯涂层与铝箔的粘接性能将大大提升，克服了常规碳材料所产生的膨胀脱离现象，使得改性后的石墨烯涂层铝箔较传统铝箔具有更好的加工性能，实现以较低的成本提高锂离子电池的综合性能。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯涂层铝箔的制备方法。

技术背景

在锂电池的结构中，一般在铝箔表面涂覆由导电碳黑、活性物质锂盐和黏结剂混合而成的浆料作为阳极。由于通过改进铝箔来提高锂离子电池的综合性能的成本低，所制作的电池性价比高，成为首选方案。通常在铝箔表面涂敷碳材料来改善铝箔与活性材料的粘接能力，但由于常规碳材料粒径较大，涂层厚度势必受到影响，这不仅会致使电池能量密度降低；并且在使用过程中，电池经过多次的充放电，铝箔表面的活性物质会逐渐膨胀，铝箔与活性物质的接触面积逐渐减少，从而导致电池的各项性能逐渐下降。

石墨烯，是一种具有二维纳米结构的新型碳材料，其具有超高的导电性能、超强的柔韧性，并且能有效的抑制常规碳材料改性铝箔所产生的膨胀脱离现象，同时可提高导电性能使电池容量得到更好的发挥，因此石墨烯涂层铝箔成为研究的热点。然而，由于石墨烯是由sp2杂化的碳原子构成的平面共扼结构，其片层间存在非常强的T-m作用以及范德华作用力，导致其分散性极差，严重制约了石墨烯的实际应用。

发明内容

针对上述石墨烯改性铝箔存在的问题，本发明提供一种石墨烯涂层铝箔的制备方法，采用高效石墨烯分散剂将制成石墨烯分散液，并将其涂覆在铝箔表面，制成石墨烯涂层铝箔。具体技术方案如下：

一种石墨烯涂层铝箔的制备方法，包括如下步骤：

1）制备石墨烯分散液：

S1-1：将石墨粉末、过硫酸钾、五氧化二磷加入浓硫酸，水浴加热并搅拌6h后，冷却至室温；然后使用离子水稀释清洗至中性，干燥后获得预氧化石墨粉；

S1-2：将S1-1中获得的预氧化石墨粉再加入到浓硫酸中，并在冰浴下剧烈搅拌，同时加入高锰酸钾、去离子水和双氧水进一步氧化，过滤后使用HCl清洗去除金属离子，并离心清洗至中性，获得氧化石墨烯；

S1-3：在步骤S1-2中获得的氧化石墨烯中加入高效石墨烯分散剂，然后在水中超声混合，制成10wt%的高度分散的石墨烯分散液；

2）制备石墨烯涂层铝箔

S2-1：取步骤S1-3中制备的石墨烯分散液与炭黑混合分散均匀，按质量分数计，石墨烯分散液:炭黑=1:1，超声分散1h，获得Graphene/sp浆料；

S2-2：向步骤S2-1中分散好的Graphene/sp浆料中添加丙烯酸树脂，再次充分超声搅拌分散2h，获得石墨烯涂料；

S2-3：将铝箔浸泡在步骤S2-2制备的石墨烯涂料溶液中15～30min，捞出后100℃下，真空烘干，获得石墨烯涂层铝箔半成品；

S2-4：将步骤S2-3制得的石墨烯涂层铝箔半成品进行退火处理1h，即获得石墨烯涂层铝箔成品。

作为优选的技术方案的，步骤S1-1中，所述石墨粉末、过硫酸钾和五氧化二磷加入量按重量份计分别为：石墨粉末2.5～3.5份、过硫酸钾2～3份、五氧化二磷2～3份；所述浓硫酸用量为石墨粉末量的0.5wt%。

作为优选的技术方案的，步骤S1-1中，所述水浴加热的温度为80℃；所述的干燥为室温干燥，干燥度为含水量低于5%。