石墨烯薄膜及其制备方法、对称电池及其制备方法、全电池及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114242943A(43)申请公布日2022.03.25(21)申请号202111552456.5(22)申请日2019.07.12(62)分案原申请数据201910628769.02019.07.12(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人卢惠民胡雪琦曹媛杨文文(74)专利代理机构北京方圆嘉禾知识产权代理有限公司11385代理人吕永齐(51)Int.Cl.H01M4/134(2010.01)H01M10/052(2010.01)H01M10/058(2010.01)H01M10/42(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图5页(54)发明名称石墨烯薄膜及其制备方法、对称电池及其制备方法、全电池及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种石墨烯薄膜及其制备方法、对称电池及其制备方法、全电池及其制备方法，属于锂金属电池领域。本发明将石墨烯分散在异丙醇中，再加入纳米纤维粘结剂后进行真空过滤和真空干燥，随后将所得薄膜从基底上转移并辊压，得到所述石墨烯薄膜；所述纳米纤维粘结剂包括聚偏氟乙烯和N‑甲基吡咯烷酮；所述纳米纤维粘结剂中聚偏氟乙烯的浓度为0.02～0.03g/mL。将本发明提供的石墨烯薄膜应用在锂金属电池负极中，具有调控Li金属和有机电解液界面以及抑制枝晶生长的目的，能够简单有效地打造安全、稳定循环的锂金属负极。CN114242943ACN114242943A权利要求书1/1页1.一种石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将石墨烯分散在异丙醇中，再加入纳米纤维粘结剂后进行真空过滤和真空干燥，随后将所得薄膜从基底上转移并辊压，得到所述石墨烯薄膜；所述纳米纤维粘结剂包括聚偏氟乙烯和N‑甲基吡咯烷酮；所述纳米纤维粘结剂中聚偏氟乙烯的浓度为0.02～0.03g/mL。2.权利要求1所述制备方法制备得到的石墨烯薄膜，其特征在于，所述石墨烯薄膜的厚度为50μm。3.一种对称电池，其特征在于，依次包括负极电池壳、弹片、垫片、第一锂片、第一石墨烯薄膜、Celgard膜、电解质、第二石墨烯薄膜、第二锂片和正极电池壳；所述第一锂片与第一石墨烯薄膜面积相同，所述第二锂片与第二石墨烯薄膜面积相同；所述第一石墨烯薄膜和第二石墨烯薄膜为权利要求2所述的石墨烯薄膜。4.根据权利要求3所述的对称电池，其特征在于，所述电解质包括LiTFSI和有机溶剂，所述有机溶剂为1,3‑二氧环戊烷和乙二醇二甲醚的混合溶液，所述电解质中LiTFSI的浓度为1mol/L。5.权利要求3或4所述对称电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在手套箱中，依次按照负极电池壳、弹片、垫片、第一锂片、第一石墨烯薄膜、Celgard膜、电解质、第二石墨烯薄膜、第二锂片和正极电池壳组装，得到对称电池。6.一种全电池，其特征在于，依次包括负极电池壳、锂片、石墨烯薄膜、隔膜、电解质、正极和正极电池壳；所述石墨烯薄膜为权利要求2所述的石墨烯薄膜。7.根据权利要求6所述的全电池，其特征在于，当所述正极为LiFePO4电极片或LiCoO2电极片时，所述隔膜为Celgard膜；当所述正极为空气正极时，所述隔膜为玻璃纤维膜。8.权利要求6或7所述全电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在手套箱中，依次按照负极电池壳、锂片、石墨烯薄膜、隔膜、电解质、正极和正极电池壳组装，得到全电池。2CN114242943A说明书1/8页石墨烯薄膜及其制备方法、对称电池及其制备方法、全电池及其制备方法[0001]本申请是申请日为2019年07月12日、申请号为201910628769.0、发明名称为《石墨烯薄膜在锂金属电池负极中的应用、对称电池、全电池及制备方法》的发明专利的分案申请。技术领域[0002]本发明涉及锂金属电池技术领域，尤其涉及一种石墨烯薄膜及其制备方法、对称电池及其制备方法、全电池及其制备方法。背景技术[0003]锂离子电池(LIBs)是使用最广泛的储能设备，对我们的日常生活产生了很大的影响。但是石墨负极的理论容量只有372mAh·g‑1，这极大地限制了LIBs在高能量存储领域的应用。金属锂负极以其十倍于传统石墨负极的理论容量(3860mAh·g‑1)和最负的电势(‑3.045V)，使得锂金属电池(LMBs)成为下一代储能设备中最有希望的候选者。但是，由于锂金属存在枝晶生长、高反应性、无限的体积变化，锂金属负极在循环充放电的过程中会引起严重的安全问题和较差的循环性能。这些问题限制了LMBs的商业应用。科学家们对此提出许多改性方法，包括电解液添加剂，人造SEI膜，固态电解质，结构化负极等，这些方法在一定程度上抑制了枝晶生长，但是仍然存在枝晶生长的问题。发明内容[0004]