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      PP基補(bǔ)鋰隔膜的制備方法及無負(fù)極鋰離子電池

      952   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來源:西北工業(yè)大學(xué)  
      2023-12-20 14:30:13
      權(quán)利要求書: 1.一種PP基補(bǔ)鋰隔膜的制備方法,包括以下步驟:(1)將廢舊石墨依次進(jìn)行低溫煅燒和剝離,得到薄層石墨片;

      所述廢舊石墨由廢舊的鋰離子電池進(jìn)行回收處理得到,包括以下步驟:將廢舊的鋰離子電池在氯化鈉溶液中進(jìn)行放電處理,再依次經(jīng)過粉碎、磁選和浮選,得到廢舊石墨,同時利用無機(jī)浸出劑HCl提取得到用于鋰離子電池的制造的富鋰物質(zhì);

      所述剝離的方式為在水/乙醇混合溶劑中通過機(jī)械剪切力對低溫煅燒后的廢舊石墨進(jìn)行剝離,得到薄層石墨片;

      (2)將所述步驟(1)得到的薄層石墨片、鐵酸鋰 和第一粘結(jié)劑混合后,依次進(jìn)行粗磨和細(xì)磨,得到研磨后的粉末;

      所述步驟(2)中薄層石墨片、鐵酸鋰 和第一粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(3 6):(3 6):~ ~

      1;

      (3)將所述步驟(2)得到的研磨后的粉末和第一有機(jī)溶劑混合后,依次進(jìn)行第一攪拌和第一脫泡攪拌,得到漿料;

      (4)將所述步驟(3)得到的漿料涂覆到PP基膜表面,形成補(bǔ)鋰界面層;所述涂覆完成后,將所述涂覆的產(chǎn)物進(jìn)行第一真空干燥,得到PP基補(bǔ)鋰隔膜;

      所述步驟(4)中補(bǔ)鋰界面層的厚度為3 10μm。

      ~

      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述步驟(2)中第一粘結(jié)劑為聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯?六氟丙烯共聚物的至少一種。

      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述步驟(3)中第一攪拌的轉(zhuǎn)速為400

      800r/min,第一攪拌的時間為11 14h。

      ~ ~

      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述步驟(4)中涂覆的方式為超聲噴涂,所述超聲噴涂的流量為0.3 0.8mL/min,所述超聲噴涂的速度為14000 16000mm/min。

      ~ ~

      5.一種廢舊磷酸鐵鋰的原位再生方法,包括以下步驟:將廢舊磷酸鐵鋰、權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述制備方法制備得到的PP基補(bǔ)鋰隔膜、石墨分~別作為正極、隔膜與負(fù)極,采用LB?037作為電解液,組裝得到再生電池即CR2016型紐扣電池;

      將所述CR2016型紐扣電池在3.0 3.8的電壓窗口內(nèi)、第一圈以0.1C的倍率進(jìn)行恒流~充電,在恒流充電過程中,實(shí)現(xiàn)廢舊磷酸鐵鋰的原位再生。

      6.一種無負(fù)極鋰離子電池,其特征在于,所述無負(fù)極鋰離子電池的制備方法包括以下步驟:(S1)將廢舊石墨依次進(jìn)行低溫煅燒和剝離,得到薄層石墨片;

      (S2)將所述步驟(S1)得到的薄層石墨片、第二粘結(jié)劑和第二有機(jī)溶劑混合后,進(jìn)行第二脫泡攪拌,得到混合漿料;

      (S3)將所述步驟(S2)得到的混合漿料超聲噴涂到銅箔表面,形成修飾層;所述超聲噴涂完成后,將所述超聲噴涂的產(chǎn)物進(jìn)行第二真空干燥,得到改性銅箔;

      (S3)將磷酸鐵鋰、權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述制備方法制備的PP基補(bǔ)鋰隔膜、所述步驟~(S2)得到的改性銅箔分別作為正極、隔膜與負(fù)極,采用LS?002作為電解液,構(gòu)筑得到無負(fù)極鋰離子電池。

      7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無負(fù)極鋰離子電池,其特征在于,所述步驟(S2)中薄層石墨片和第二粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(7 12):1。

      ~

      8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無負(fù)極鋰離子電池,其特征在于,所述步驟(S3)中修飾層的厚度為1.5 3μm。

      ~

      說明書: 一種PP基補(bǔ)鋰隔膜的制備方法及無負(fù)極鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及鋰電池材料技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種PP基補(bǔ)鋰隔膜的制備方法、廢舊磷酸鐵鋰的原位再生方法及無負(fù)極鋰離子電池。背景技術(shù)[0002] 近幾年,鋰離子電池因其高能量密度、高開路電壓、長循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn)而在便攜電子設(shè)備、電動汽車及可再生能源發(fā)電等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用潛力。動力電池也迎來了前所未有的高速發(fā)展期,與此同時大量的退役動力電池在近幾年即將達(dá)到退役期,尤其是兼具穩(wěn)定、安全的磷酸鐵鋰電池市場容量需求日益遞增。同時由于石墨與鋰資源的約束日益遞增,鋰離子電池供應(yīng)鏈資源的短缺以及廢棄電池與之伴隨的環(huán)境危害,多種因素引發(fā)了退役電池閉環(huán)回收的新活力,為廢舊電池回收帶來不可估量的市場前景。[0003] 迄今為止,學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的回收研究工作僅僅聚焦于正極端金屬/合金的分離和提煉,大多采用火法冶金或濕法冶金工藝來對高價值金屬(如Li、Co、Ni、Fe、Mn)進(jìn)行回收,且這些方法或多或少存在環(huán)境污染與回收成本高昂等問題。而目前負(fù)極石墨端的回收技術(shù)一般都是基于廢物減少和降級回收開展的,研究挖掘深度不足。如何通過“綠色循環(huán)”再生策略實(shí)現(xiàn)鋰離子電池電極材料的可持續(xù)供應(yīng)和能源利用的最大化也成為現(xiàn)階段回收市場的核心問題。發(fā)明內(nèi)容[0004] 本發(fā)明提供的PP基補(bǔ)鋰隔膜的制備方法,制備出超薄、兼具高機(jī)械強(qiáng)度和高補(bǔ)鋰面密度的PP基補(bǔ)鋰隔膜,同時實(shí)現(xiàn)了廢舊石墨的高值化再利用;并且利用所述PP基補(bǔ)鋰隔膜協(xié)同電化學(xué)原位補(bǔ)鋰技術(shù),補(bǔ)充廢舊磷酸鐵鋰結(jié)構(gòu)中的鋰缺失,實(shí)現(xiàn)廢舊磷酸鐵鋰正極的原位再生,在實(shí)行補(bǔ)鋰的同時對電池不造成影響,得到表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能的(廢舊磷酸鐵鋰|石墨)再生電池;并且利用所述PP基補(bǔ)鋰隔膜,能夠構(gòu)筑得到高能量密度的表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能的無負(fù)極鋰離子電池。[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:[0006] 本發(fā)明提供了一種PP基補(bǔ)鋰隔膜的制備方法,包括以下步驟:[0007] (1)將廢舊石墨依次進(jìn)行低溫煅燒和剝離,得到薄層石墨片;[0008] (2)將所述步驟(1)得到的薄層石墨片、鐵酸鋰Li5FeO4和第一粘結(jié)劑混合后,依次進(jìn)行粗磨和細(xì)磨,得到研磨后的粉末;[0009] (3)將所述步驟(2)得到的研磨后的粉末和第一有機(jī)溶劑混合后,依次進(jìn)行第一攪拌和第一脫泡攪拌,得到漿料;[0010] (4)將所述步驟(3)得到的漿料涂覆到PP基膜表面,形成補(bǔ)鋰界面層;所述涂覆完成后,將所述涂覆的產(chǎn)物進(jìn)行第一真空干燥,得到PP基補(bǔ)鋰隔膜。[0011] 優(yōu)選地,所述步驟(2)中第一粘結(jié)劑為聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯?六氟丙烯共聚物的至少一種。[0012] 優(yōu)選地,所述步驟(2)中薄層石墨片、鐵酸鋰Li5FeO4和第一粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(3~6):(3 6):1。

      ~

      [0013] 優(yōu)選地,所述步驟(3)中第一攪拌的轉(zhuǎn)速為400 800r/min,第一攪拌的時間為11~ ~14h。

      [0014] 優(yōu)選地,所述步驟(4)中涂覆的方式為超聲噴涂,所述超聲噴涂的流量為0.3 0.8~mL/min,所述超聲噴涂的速度為14000 16000mm/min。

      ~

      [0015] 優(yōu)選地,所述步驟(4)中補(bǔ)鋰界面層的厚度為2 12μm。~

      [0016] 本發(fā)明還提供了一種廢舊磷酸鐵鋰的原位再生方法,包括以下步驟:[0017] 將廢舊磷酸鐵鋰、上述技術(shù)方案所述制備方法制備得到的PP基補(bǔ)鋰隔膜、石墨分別作為正極、隔膜與負(fù)極,采用LB?037作為電解液,組裝得到再生電池;[0018] 將所述再生電池在3.0 3.8的電壓窗口內(nèi)、第一圈以0.1C的倍率進(jìn)行恒流充~電,在恒流充電過程中,實(shí)現(xiàn)廢舊磷酸鐵鋰的原位再生。

      [0019] 本發(fā)明還提供了一種無負(fù)極鋰離子電池,所述無負(fù)極鋰離子電池的制備方法包括以下步驟:[0020] (S1)將廢舊石墨依次進(jìn)行低溫煅燒和剝離,得到薄層石墨片;[0021] (S2)將所述步驟(S1)得到的薄層石墨片、第二粘結(jié)劑和第二有機(jī)溶劑混合后,進(jìn)行第二脫泡攪拌,得到混合漿料;[0022] (S3)將所述步驟(S2)得到的混合漿料超聲噴涂到銅箔表面,形成修飾層;所述超聲噴涂完成后,將所述超聲噴涂的產(chǎn)物進(jìn)行第二真空干燥,得到改性銅箔;[0023] (S4)將磷酸鐵鋰、上述技術(shù)方案所述制備方法制備的PP基補(bǔ)鋰隔膜、所述步驟(S3)得到的改性銅箔分別作為正極、隔膜與負(fù)極,采用LS?002作為電解液,構(gòu)筑得到無負(fù)極鋰離子電池。[0024] 優(yōu)選地,所述步驟(S2)中薄層石墨片和第二粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(7 12):1。~

      [0025] 優(yōu)選地,所述步驟(S3)中修飾層的厚度為1.5 3μm。~

      [0026] 本發(fā)明提供了一種PP基補(bǔ)鋰隔膜的制備方法,首先對廢舊石墨進(jìn)行回收處理,即低溫煅燒和剝離,得到具有二維薄層結(jié)構(gòu)特性的薄層石墨片,然后將鐵酸鋰Li5FeO4與薄層石墨片(spentGr,SGr)、第一粘結(jié)劑混合,利用廢舊石墨與補(bǔ)鋰試劑的混合,提高了補(bǔ)鋰試劑的導(dǎo)電性,同時廢舊石墨中的缺陷位點(diǎn)也促進(jìn)補(bǔ)鋰試劑完全釋放活性鋰離子,再依次進(jìn)行粗磨和細(xì)磨,得到研磨后的粉末,再和第一有機(jī)溶劑混合后,依次進(jìn)行第一攪拌和第一脫泡攪拌,得到均勻且具有一定粘度的漿料,在PP基膜(隔膜)上涂覆一層超薄的補(bǔ)鋰界面層,經(jīng)第一真空干燥,從而制備了一種超薄、堅(jiān)固和高補(bǔ)鋰面密度的PP基補(bǔ)鋰隔膜(簡稱為SGr/LFO)。[0027] 基于本發(fā)明提供的方法制備的超薄、增強(qiáng)PP基補(bǔ)鋰隔膜,本發(fā)明還構(gòu)建了廢舊鋰離子電池活性材料全周期低成本的回收方法,即通過將所述PP基補(bǔ)鋰隔膜應(yīng)用于電池制造+中,由于在首圈充放電過程中補(bǔ)鋰隔膜釋放適量的活性Li ,不僅可以實(shí)現(xiàn)廢舊磷酸鐵鋰正極材料的原位再生,獲得匹配石墨的再生電池,并且可以構(gòu)筑具有更高能量密度的無負(fù)極電池;所述再生電池和無負(fù)極電池均表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。此外,本發(fā)明提供的方法所制備的PP基補(bǔ)鋰隔膜制備工藝簡單,且適配于目前的電池制造工藝,適合產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用,同時實(shí)現(xiàn)廢舊石墨的高價值轉(zhuǎn)化,提供了一種全周期回收廢舊鋰離子電池電極材料的解決方案。實(shí)施例的結(jié)果顯示,本發(fā)明實(shí)施例1制備的SGr/LFO隔膜的抗拉強(qiáng)度由77MPa提升至了134Mpa,鋰離子遷移數(shù)(tLi+)高達(dá)0.75,實(shí)施例1制備的超薄SGr/LFO復(fù)?1

      合隔膜的第一圈(0.1C)充電比容量高達(dá)257mAhg ,補(bǔ)鋰效果優(yōu)異,在高倍率2.5C下,仍?1

      能實(shí)現(xiàn)80mAhg 的比容量,應(yīng)用例1?2制備的無負(fù)極鋰離子電池在超過600小時的循環(huán)時間后仍表現(xiàn)較低的過電位和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。

      附圖說明[0028] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的薄層石墨片的表面TEM圖;[0029] 圖2為本發(fā)明對比例2中的PP隔膜和實(shí)施例1制備的SGr/LFO的表面SEM圖,其中,圖2中a為對比例2中的PP隔膜,圖2中b為實(shí)施例1制備的SGr/LFO;

      [0030] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的SGr/LFO的截面SEM圖和平面EDS圖,其中圖3中a為截面SEM圖,b為平面EDS圖;[0031] 圖4為本發(fā)明對比例1制備的純LFO隔膜、對比例2中PP隔膜與實(shí)施例1制備的SGr/LFO隔膜的隔膜應(yīng)力?應(yīng)變曲線圖;[0032] 圖5為本發(fā)明對比例1制備的純LFO隔膜、對比例2中PP隔膜與實(shí)施例1制備的SGr/LFO隔膜的鋰離子遷移數(shù)測試曲線圖,其中,圖5中a為對比例1,圖5中b為對比例2,圖5中c為實(shí)施例1;[0033] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例1中SGr/LFO隔膜與對比例2中PP隔膜的補(bǔ)鋰容量對比圖;[0034] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例1制備的SGr/LFO隔膜所組裝再生電池(即應(yīng)用例1?1中制備的再生電池)的倍率性能圖;[0035] 圖8為本發(fā)明應(yīng)用例1?2制備的改性銅箔的截面SEM圖與表面SEM圖,其中,圖8中a為表面SEM圖,圖8中b為截面SEM圖;[0036] 圖9為本發(fā)明應(yīng)用例1?2制備的無負(fù)極鋰離子電池和對比例2?2制備的無負(fù)極鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性圖。具體實(shí)施方式[0037] 本發(fā)明提供了一種PP基補(bǔ)鋰隔膜的制備方法,包括以下步驟:[0038] (1)將廢舊石墨依次進(jìn)行低溫煅燒和剝離,得到薄層石墨片;[0039] (2)將所述步驟(1)得到的薄層石墨片、鐵酸鋰Li5FeO4和第一粘結(jié)劑混合后,依次進(jìn)行粗磨和細(xì)磨,得到研磨后的粉末;[0040] (3)將所述步驟(2)得到的研磨后的粉末和第一有機(jī)溶劑混合后,依次進(jìn)行第一攪拌和第一脫泡攪拌,得到漿料;[0041] (4)將所述步驟(3)得到的漿料涂覆到PP基膜表面,形成補(bǔ)鋰界面層;所述涂覆完成后,將所述涂覆的產(chǎn)物進(jìn)行第一真空干燥,得到PP基補(bǔ)鋰隔膜。[0042] 在本發(fā)明中,若無特殊說明,所采用的原料均為本領(lǐng)域常規(guī)市售產(chǎn)品。[0043] 本發(fā)明將廢舊石墨依次進(jìn)行低溫煅燒和剝離,得到薄層石墨片。[0044] 在本發(fā)明中,所述廢舊石墨優(yōu)選由廢舊的鋰離子電池進(jìn)行回收處理得到更優(yōu)選包括以下步驟:將廢舊的鋰離子電池在氯化鈉(NaCl)溶液中進(jìn)行放電處理,再依次經(jīng)過粉碎、磁選和浮選,得到廢舊石墨,同時利用無機(jī)浸出劑HCl提取得到用于鋰離子電池的制造的富鋰物質(zhì)。[0045] 本發(fā)明對所述粉碎、磁選和浮選的方式?jīng)]有特殊的限制,采用本領(lǐng)域熟知的技術(shù)方案即可。[0046] 本發(fā)明將所述廢舊石墨依次進(jìn)行低溫煅燒和剝離,得到薄層石墨片。[0047] 在本發(fā)明中,所低溫煅燒的溫度優(yōu)選為200 300℃。本發(fā)明通過低溫煅燒以去除~廢舊石墨中殘留的粘合劑和電解質(zhì),獲得純度高、性能較好的薄層石墨片。

      [0048] 在本發(fā)明中,所述剝離的方式優(yōu)選為在水/乙醇混合溶劑中通過機(jī)械剪切力對低溫煅燒后的廢舊石墨進(jìn)行剝離,得到薄層石墨片。[0049] 得到薄層石墨片后,本發(fā)明將所述薄層石墨片、鐵酸鋰Li5FeO4和第一粘結(jié)劑混合后,依次進(jìn)行粗磨和細(xì)磨,得到研磨后的粉末。[0050] 在本發(fā)明中,所述第一粘結(jié)劑優(yōu)選為聚偏二氟乙烯(PDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏氟乙烯?六氟丙烯共聚物(PDF?HFP)的至少一種。在本發(fā)明中,所述薄層石墨片、鐵酸鋰Li5FeO4和第一粘結(jié)劑的質(zhì)量比優(yōu)選為(3~6):(3~6):1,更優(yōu)選為((3~5):(4~6):1)。本發(fā)明控制薄層石墨片、鐵酸鋰Li5FeO4和第一粘結(jié)劑的質(zhì)量比在上述范圍,以通過引入導(dǎo)電率高且比表面積大的廢舊石墨提高補(bǔ)鋰試劑鐵酸鋰Li5FeO4的導(dǎo)電性;同時廢舊石墨中+

      的缺陷位點(diǎn)也促進(jìn)補(bǔ)鋰試劑完全釋放活性Li ,通過對比例的調(diào)控優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)PP基補(bǔ)鋰隔膜的高效補(bǔ)鋰。

      [0051] 本發(fā)明對粗磨的方式?jīng)]有特殊的限制,采用本領(lǐng)域熟知的方法即可。在本發(fā)明中,所述細(xì)磨的方式優(yōu)選為以400 600r/min的速度在球磨機(jī)中細(xì)磨10 18h。~ ~

      [0052] 得到研磨后的粉末后,本發(fā)明將所述研磨后的粉末和第一有機(jī)溶劑混合后,依次進(jìn)行第一攪拌和第一脫泡攪拌,得到漿料。[0053] 在本發(fā)明中,所述第一有機(jī)溶劑優(yōu)選為N?甲基吡咯烷酮。[0054] 在本發(fā)明中,所述第一攪拌的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為400 800r/min。在本發(fā)明中,所述第一~攪拌的時間優(yōu)選為11 14h,更優(yōu)選為12 13h。在本發(fā)明中,所述第一脫泡攪拌的時間優(yōu)選~ ~

      為30min。本發(fā)明通過第一脫泡攪拌除去漿料中氣泡,利于后續(xù)漿料均勻涂覆到PP基膜表面,避免形成氣泡,防止造成補(bǔ)鋰界面層出現(xiàn)缺陷或不均勻,獲得綜合性能好的PP基補(bǔ)鋰隔膜。

      [0055] 得到漿料后,本發(fā)明將所述漿料涂覆到PP基膜表面,形成補(bǔ)鋰界面層。[0056] 在本發(fā)明中,所述涂覆的方式優(yōu)選為超聲噴涂。在本發(fā)明中,所述超聲噴涂的設(shè)備優(yōu)選為超聲波薄膜噴涂設(shè)備;所述超聲噴涂的方式優(yōu)選為交叉噴涂。在本發(fā)明中,所述超聲噴涂的流量優(yōu)選為0.3 0.8mL/min,更優(yōu)選為0.4 0.6mL/min;所述超聲噴涂的速度優(yōu)選~ ~為14000 16000mm/min,更優(yōu)選為15000mm/min。本發(fā)明通過超聲噴涂將漿料均勻涂覆到~

      PP基膜表面,防止補(bǔ)鋰界面層出現(xiàn)缺陷或不均勻,獲得綜合性能好的PP基補(bǔ)鋰隔膜。

      [0057] 在本發(fā)明中,所述補(bǔ)鋰界面層的厚度優(yōu)選為2 12μm,更優(yōu)選為3 10μm。本發(fā)明控~ ~制補(bǔ)鋰界面層的厚度在上述范圍,以在均勻涂敷薄層補(bǔ)鋰隔膜的同時在高補(bǔ)鋰面容量與鋰離子遷移數(shù)之間達(dá)到平衡。

      [0058] 涂覆完成后,本發(fā)明將所述涂覆的產(chǎn)物進(jìn)行第一真空干燥,得到PP基補(bǔ)鋰隔膜。[0059] 在本發(fā)明中,所述第一真空干燥的溫度優(yōu)選為55 65℃,更優(yōu)選為60℃;所述第~一真空干燥的時間優(yōu)選為10 14h,更優(yōu)選為11 13h。本發(fā)明通過第一真空干燥除去殘留~ ~

      溶劑。

      [0060] 在本發(fā)明中,所述PP基補(bǔ)鋰隔膜的厚度優(yōu)選為12 22μm,更優(yōu)選為13 20μm。~ ~

      [0061] 本發(fā)明提供的方法,制備得到一種超薄、兼具高機(jī)械強(qiáng)度和高補(bǔ)鋰面密度的PP基補(bǔ)鋰隔膜(SGr/LFO),實(shí)現(xiàn)了廢舊石墨的高價值轉(zhuǎn)化,然后利用所述PP基功能性補(bǔ)鋰隔膜,協(xié)同電化學(xué)原位補(bǔ)鋰技術(shù),在實(shí)行補(bǔ)鋰的同時對電池不造成影響,同時實(shí)現(xiàn)了廢舊磷酸鐵鋰的原位再生的與高能量密度無負(fù)極鋰離子電池體系的升級。[0062] 本發(fā)明還提供了一種廢舊磷酸鐵鋰的原位再生方法,包括以下步驟:[0063] 將廢舊磷酸鐵鋰、上述技術(shù)方案所述制備方法制備得到的PP基補(bǔ)鋰隔膜、石墨分別作為正極、隔膜與負(fù)極,采用LB?037作為電解液,組裝得到再生電池;[0064] 將所述再生電池在3.0 3.8的電壓窗口內(nèi)、第一圈以0.1C的倍率進(jìn)行恒流充~電,在恒流充電過程中,實(shí)現(xiàn)廢舊磷酸鐵鋰的原位再生。

      [0065] 在本發(fā)明中,所述LB?037的組成配方優(yōu)選為1.0MLiPF6inEC:DEC:EMC=1:1:1ol%。[0066] 本發(fā)明對所述組裝的方法沒有特殊的限制,采用本領(lǐng)域熟知的技術(shù)方案組成得到再生電池即可。在本發(fā)明的實(shí)施例中,所述再生電池的組裝優(yōu)選在氬氣氣氛、H2O<0.1ppm,O2<0.1ppm的手套箱中進(jìn)行。[0067] 本發(fā)明提供的廢舊磷酸鐵鋰的原位再生方法,通過引入超薄的PP基補(bǔ)鋰隔膜+(SGr/LFO),在充放電過程中補(bǔ)充廢舊磷酸鐵鋰結(jié)構(gòu)中缺失的活性Li ,實(shí)現(xiàn)廢舊磷酸鐵鋰的原位直接再生,同時組裝得到表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能的再生電池。

      [0068] 本發(fā)明還提供了一種無負(fù)極鋰離子電池,所述無負(fù)極鋰離子電池的制備方法包括以下步驟:[0069] (S1)將廢舊石墨依次進(jìn)行低溫煅燒和剝離,得到薄層石墨片;[0070] (S2)將所述步驟(S1)得到的薄層石墨片、第二粘結(jié)劑和第二有機(jī)溶劑混合后,進(jìn)行第二脫泡攪拌,得到混合漿料;[0071] (S3)將所述步驟(S2)得到的混合漿料超聲噴涂到銅箔表面,形成修飾層;所述超聲噴涂完成后,將所述超聲噴涂的產(chǎn)物進(jìn)行第二真空干燥,得到改性銅箔;[0072] (S4)將磷酸鐵鋰、上述技術(shù)方案所述制備方法制備的PP基補(bǔ)鋰隔膜、所述步驟(S3)得到的改性銅箔分別作為正極、隔膜與負(fù)極,采用LS?002作為電解液,構(gòu)筑得到無負(fù)極鋰離子電池。[0073] 本發(fā)明將廢舊石墨依次進(jìn)行低溫煅燒和剝離,得到薄層石墨片。[0074] 在本發(fā)明中,所述廢舊石墨優(yōu)選由廢舊的鋰離子電池進(jìn)行回收處理得到更優(yōu)選包括以下步驟:將廢舊的鋰離子電池在氯化鈉(NaCl)溶液中進(jìn)行放電處理,再依次經(jīng)過粉碎、磁選和浮選,得到廢舊石墨,同時利用無機(jī)浸出劑HCl提取得到用于鋰離子電池的制造的富鋰物質(zhì)。[0075] 本發(fā)明將所述廢舊石墨依次進(jìn)行低溫煅燒和剝離,得到薄層石墨片。[0076] 在本發(fā)明中,所低溫煅燒的溫度優(yōu)選為200 300℃。本發(fā)明通過低溫煅燒以去除~廢舊石墨中殘留的粘合劑和電解質(zhì),獲得純度高、性能較好的薄層石墨片。

      [0077] 在本發(fā)明中,所述剝離的方式優(yōu)選為在水/乙醇混合溶劑中通過機(jī)械剪切力對低溫煅燒后的廢舊石墨進(jìn)行剝離,得到薄層石墨片。[0078] 得到薄層石墨片后,本發(fā)明將所述薄層石墨片、第二粘結(jié)劑和第二有機(jī)溶劑混合后,進(jìn)行第二脫泡攪拌,得到混合漿料。[0079] 在本發(fā)明中,所述第二粘結(jié)劑優(yōu)選為羧甲基纖維素鈉(CMC)、丁苯橡膠乳液(SBR)、聚乙烯醇(PA)粘結(jié)劑中的至少一種。在本發(fā)明中,所述第二有機(jī)溶劑優(yōu)選為N?甲基吡咯烷酮。[0080] 在本發(fā)明中,所述薄層石墨片和第二粘結(jié)劑的質(zhì)量比優(yōu)選為(7 12):1,更優(yōu)選為~(8 10):1。本發(fā)明控制薄層石墨片和第二粘結(jié)劑的質(zhì)量比在上述范圍,以通過引入導(dǎo)電率~

      高且比表面積大的廢舊石墨提高補(bǔ)鋰試劑鐵酸鋰Li5FeO4的導(dǎo)電性;同時廢舊石墨中的缺陷+

      位點(diǎn)也促進(jìn)補(bǔ)鋰試劑完全釋放活性Li ,通過對比例的調(diào)控優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)PP基補(bǔ)鋰隔膜的高效補(bǔ)鋰。

      [0081] 在本發(fā)明中,所述第二脫泡攪拌的時間優(yōu)選為30min。本發(fā)明通過第二脫泡攪拌除去混合漿料中氣泡,利于后續(xù)混合漿料均勻涂覆到銅箔表面,避免形成氣泡,防止造成修飾層出現(xiàn)缺陷或不均勻,獲得綜合性能好的改性銅箔。[0082] 得到混合漿料后,本發(fā)明將所述混合漿料超聲噴涂到銅箔表面,形成修飾層。[0083] 在本發(fā)明中,所述超聲噴涂的設(shè)備優(yōu)選為超聲波薄膜噴涂設(shè)備;所述超聲噴涂的方式優(yōu)選為交叉噴涂。在本發(fā)明中,所述超聲噴涂的流量優(yōu)選為0.3 0.8mL/min,更優(yōu)選為~0.4 0.6mL/min;所述超聲噴涂的速度優(yōu)選為14000 16000mm/min,更優(yōu)選為15000mm/~ ~

      min。本發(fā)明通過超聲噴涂將混合漿料均勻涂覆到銅箔表面,防止補(bǔ)修飾層出現(xiàn)缺陷或不均勻,獲得綜合性能好的改性銅箔。

      [0084] 在本發(fā)明中,所述修飾層的厚度優(yōu)選為1.5 3μm,更優(yōu)選為1.8 2.5μm。本發(fā)明控~ ~制修飾層的厚度在上述范圍,以在均勻涂敷薄層補(bǔ)鋰隔膜的同時在高補(bǔ)鋰面容量與鋰離子遷移數(shù)之間達(dá)到平衡。

      [0085] 在本發(fā)明中,所述改性銅箔的厚度優(yōu)選為11.5 13μm,更優(yōu)選為11.8 12.5μm。~ ~

      [0086] 超聲噴涂完成后,本發(fā)明將所述超聲噴涂的產(chǎn)物進(jìn)行第二真空干燥,得到改性銅箔。[0087] 在本發(fā)明中,所述第二真空干燥的溫度優(yōu)選為75 95℃,更優(yōu)選為80℃;所述第~一真空干燥的時間優(yōu)選為10 14h,更優(yōu)選為11 13h。本發(fā)明通過第二真空干燥除去殘留~ ~

      溶劑。

      [0088] 得到改性銅箔后,本發(fā)明將磷酸鐵鋰、上述技術(shù)方案所述制備方法制備的PP基補(bǔ)鋰隔膜、所述改性銅箔分別作為正極、隔膜與負(fù)極,采用LS?002作為電解液,構(gòu)筑得到無負(fù)極鋰離子電池。[0089] 在本發(fā)明中,所述LS?002的組分配方優(yōu)選為1.0MLiTFSIinDOL:DME=1:1ol%with1.0%LiNO3。[0090] 在本發(fā)明中,所述無負(fù)極鋰離子電池優(yōu)選為CR2016型。[0091] 本發(fā)明考慮到回收的薄層石墨片的二維薄層特性及晶格內(nèi)部的缺陷,用于銅箔的+修飾從而有利于Li 的均勻沉積,獲得改性銅箔,然后綜合以上PP基補(bǔ)鋰隔膜與銅箔修飾(即制備改性銅箔)兩種策略,從而構(gòu)筑具有更高能量密度的表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能的無負(fù)極鋰離子電池。

      [0092] 本發(fā)明深度挖掘了廢舊石墨的結(jié)構(gòu)特性,考慮到其結(jié)構(gòu)內(nèi)部的殘留鋰與缺陷位點(diǎn),加以開發(fā)優(yōu)化剝離工藝,分別應(yīng)用于補(bǔ)鋰隔膜和銅箔修飾中,有助于補(bǔ)鋰隔膜活性鋰的釋放和鋰離子的均勻沉積,極大程度的提升了廢舊石墨的高附加值;本發(fā)明提供的方法,使用補(bǔ)鋰隔膜和改性銅箔的廢舊磷酸鐵鋰|石墨再生電池和高能量密度的無負(fù)極電池均表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能,深度開發(fā)了廢舊石墨的高附加值,解決了廢舊電極材料全周期的回收再生問題,并推動高能量密度無負(fù)極鋰離子電池的應(yīng)用提出了新的方法對于維持電極材料的持續(xù)供應(yīng)、減少增值金屬的損耗、防止?jié)撛诘沫h(huán)境污染均具有重要意義。[0093] 下面將結(jié)合本發(fā)明中的實(shí)施例,對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。[0094] 實(shí)施例1[0095] PP基補(bǔ)鋰隔膜的制備方法,步驟如下:[0096] (1)將廢舊的鋰離子電池在氯化鈉(NaCl)溶液中進(jìn)行放電,依次經(jīng)過粉碎、磁選和浮選后,得到廢舊石墨,中將其在200℃下低溫煅燒,以去除殘留的粘合劑和電解質(zhì),然后在水/乙醇混合溶劑中通過機(jī)械剪切力對廢舊石墨進(jìn)行剝離,得到薄層石墨片;利用無機(jī)浸出劑HCl可以同時提取富鋰物質(zhì);[0097] (2)將300mg鐵酸鋰Li5FeO4、600mg所述步驟(1)得到薄層石墨片和100mgPDF在研缽中進(jìn)行粗磨后,以400 600r/min在球磨機(jī)中進(jìn)行細(xì)磨18h,得到研磨后的粉末;所~述薄層石墨片、鐵酸鋰Li5FeO4和第一粘結(jié)劑PDF的質(zhì)量比優(yōu)選為6:3:1;

      [0098] (3)將所述步驟(2)得到的研磨后的粉末加入到1.2mL的NMP中以600r/min進(jìn)行第一攪拌12h至固體溶解,然后在勻漿機(jī)中進(jìn)行第一脫泡攪拌30min下,得到均勻的漿料;[0099] (4)將所述步驟(3)得到的漿料通過超聲波薄膜噴涂設(shè)備在PP基膜表面進(jìn)行交叉噴涂,形成厚度為3μm的補(bǔ)鋰界面層,超聲噴涂的流量為0.5mL/min,超聲噴涂的速度為15000mm/min;所述超聲噴涂完成后,將所述超聲噴涂的產(chǎn)物放入真空干燥箱中60℃下進(jìn)行第一真空干燥12h,得到超薄、厚度為13μm的PP基補(bǔ)鋰隔膜(簡稱為SGr/LFO)。

      [0100] 應(yīng)用例1?1[0101] 廢舊磷酸鐵鋰的原位再生方法,步驟如下:[0102] 將廢舊磷酸鐵鋰、實(shí)施例1制備的PP基補(bǔ)鋰隔膜(SGr/LFO)、商業(yè)石墨分別作為正極、隔膜與負(fù)極,采用LB?037(1.0MLiPF6inEC:DEC:EMC=1:1:1ol%)作為電解液,組裝再生電池即CR2016型紐扣電池,在3.0 3.8的電壓窗口內(nèi),第一圈以0.1C的倍率恒流充~+

      電,在充電過程中,PP基補(bǔ)鋰隔膜中的Li得到釋放,在放電過程中補(bǔ)充廢舊磷酸鐵鋰結(jié)構(gòu)中的鋰缺失,實(shí)現(xiàn)廢舊磷酸鐵鋰正極的原位再生。

      [0103] 應(yīng)用例1?2[0104] 無負(fù)極鋰離子電池,其制備方法步驟如下:[0105] (S1)將廢舊的鋰離子電池在氯化鈉(NaCl)溶液中進(jìn)行放電,依次經(jīng)過粉碎、磁選和浮選后,得到廢舊石墨,中將其在200℃下低溫煅燒,以去除殘留的粘合劑和電解質(zhì),然后在水/乙醇混合溶劑中通過機(jī)械剪切力對廢舊石墨進(jìn)行剝離,得到薄層石墨片;利用無機(jī)浸出劑HCl可以同時提取富鋰物質(zhì);[0106] (S2)將540mg所述步驟(S1)得到薄層石墨片(spentGr,SGr)和60mgCMC分散至0.8mL的NMP中,在勻漿中進(jìn)行第二脫泡攪拌下,得到均勻且具有一定粘度的混合漿料;所述薄層石墨片和第二粘結(jié)劑CMC的質(zhì)量比為9:1;

      [0107] (S3)將所述步驟(S2)得到的混合漿料通過超聲噴涂的方式在銅箔上進(jìn)行交叉噴涂一層超薄、厚度為2μm的修飾層,超聲噴涂的流量為0.5mL/min,超聲噴涂的速度:15000mm/min,超聲噴涂完成后,將所述超聲噴涂的產(chǎn)物在80℃的真空條件下進(jìn)行第二真空干燥12h,得到厚度為14μm的改性銅箔;

      [0108] (S4)將磷酸鐵鋰、實(shí)施例1制備的PP基補(bǔ)鋰隔膜(SGr/LFO)、所述步驟(S3)得到的改性銅箔分別作為正極、隔膜與負(fù)極,采用LS?002(1.0MLiTFSIinDOL:DME=1:1ol%with1.0%LiNO3)作為電解液,組裝CR2016型的無負(fù)極鋰離子電池。[0109] 實(shí)施例2[0110] 按照實(shí)施例1的方法制備,與實(shí)施例1的不同是:所述步驟(2)采用450mgLiFe5O4、450mg薄層石墨片和100mgPDF,所述薄層石墨片、鐵酸鋰Li5FeO4和第一粘結(jié)劑PDF的質(zhì)量比優(yōu)選為4.5:4.5:1。

      [0111] 應(yīng)用例2?1[0112] 按照應(yīng)用例1?1的方法進(jìn)行廢舊磷酸鐵鋰的原位再生,組裝再生電池,與應(yīng)用例1?1的不同是:實(shí)施例2制備的PP基補(bǔ)鋰隔膜作為隔膜。

      [0113] 應(yīng)用例2?2[0114] 按照應(yīng)用例1?2的方法制備無負(fù)極鋰離子電池,與應(yīng)用例1?2的不同是:實(shí)施例2制備的PP基補(bǔ)鋰隔膜作為隔膜。[0115] 實(shí)施例3[0116] 按照實(shí)施例1的方法制備,與實(shí)施例1的不同是:所述步驟(2)采用600mgLiFe5O4、300mg薄層石墨片和100mgPDF,所述薄層石墨片、鐵酸鋰Li5FeO4和第一粘結(jié)劑PDF的質(zhì)量比優(yōu)選為3:6:1。

      [0117] 應(yīng)用例3?1[0118] 按照應(yīng)用例1?1的方法進(jìn)行廢舊磷酸鐵鋰的原位再生,組裝再生電池,與應(yīng)用例1?1的不同是:采用實(shí)施例3制備的PP基補(bǔ)鋰隔膜作為隔膜。

      [0119] 應(yīng)用例3?2[0120] 按照應(yīng)用例1?2的方法制備無負(fù)極鋰離子電池,與應(yīng)用例1?2的不同是:采用實(shí)施例3制備的PP基補(bǔ)鋰隔膜作為隔膜。[0121] 對比例1:[0122] 將750mgLiFe5O4和250mgPDF依次經(jīng)過粗磨、細(xì)磨、第一攪拌、第一脫泡攪拌和超聲噴涂,在PP基膜上涂覆了一層超薄的補(bǔ)鋰界面層,經(jīng)第一真空干燥,制備得到補(bǔ)鋰隔膜,又稱為純LFO隔膜;[0123] 所述粗磨、細(xì)磨、第一攪拌、第一脫泡攪拌、超聲噴涂和第一真空干燥的各參數(shù)與實(shí)施例1相同;[0124] 對比例1?1[0125] 按照應(yīng)用例1?1的方法進(jìn)行廢舊磷酸鐵鋰的原位再生,組裝再生電池,與應(yīng)用例1?1的不同是:采用對比例1制備的補(bǔ)鋰隔膜作為隔膜。

      [0126] 對比例1?2[0127] 按照應(yīng)用例1?2的方法制備無負(fù)極鋰離子電池,與應(yīng)用例1?2的不同是:采用對比例1制備的補(bǔ)鋰隔膜作為隔膜。[0128] 對比例2[0129] PP隔膜(即PP基膜)與銅箔用無水乙醇清洗并真空干燥,除此之外不做任何處理。[0130] 對比例2?1[0131] 按照應(yīng)用例1?1的方法進(jìn)行廢舊磷酸鐵鋰的原位再生,組裝再生電池,與應(yīng)用例1?1的不同是:采用對比例2中PP隔膜作為隔膜。

      [0132] 對比例2?2[0133] 按照應(yīng)用例1?2的方法制備無負(fù)極鋰離子電池,與應(yīng)用例1?2的不同是:采用對比例2中PP隔膜作為隔膜,采用對比例2中銅箔作為負(fù)極。[0134] 對比例3[0135] 改性銅箔制備:將540mg薄層廢舊石墨片(spentGr,SGr)和60mgCMC分散至NMP中形成混合溶液,在勻漿機(jī)的高速脫泡攪拌下,得到均勻且具有一定粘度的漿料,通過超聲噴涂的方式在銅箔上涂覆一層超薄(2μm)的修飾層(交叉噴涂,噴涂流量:0.5mL/min,噴涂速度:15000mm/min),最后在80℃的真空條件下干燥12h后,得到改性銅箔;[0136] PP隔膜與改性銅箔用無水乙醇清洗并真空干燥,除此之外不做任何處理。[0137] 透射電子顯微鏡(TEM)表征:[0138] 采用透射電子顯微鏡觀察本發(fā)明實(shí)施例1制備的薄層石墨片的表面,得到TEM圖如圖1所示,由圖1可知,實(shí)施例1通過在質(zhì)子化混合溶劑(水/乙醇)中對廢舊石墨進(jìn)行機(jī)械剪切剝離,所得到的薄層石墨片呈現(xiàn)出良好的二維薄層結(jié)構(gòu),并且具有較大的表面積,有利于+后續(xù)與補(bǔ)鋰試劑緊密復(fù)合,提高其導(dǎo)電性并促進(jìn)其在充放電過程中釋放更多的活性Li 用于補(bǔ)鋰。

      [0139] 掃描電子顯微鏡(SEM)表征:[0140] 采用掃描電子顯微鏡觀察對比例2中的PP隔膜及實(shí)施例1制備的SGr/LFO的表面SEM圖如圖2所述,其中,圖2中a為對比例2中的PP隔膜,圖2中b為實(shí)施例1制備的SGr/LFO,以及實(shí)施例1制備的SGr/LFO的截面SEM圖及平面EDS圖如圖3所示,圖3中a為截面SEM圖,b為平面EDS圖,由圖2和圖3可知,對比例2中PP隔膜中的孔隙相互連通,有利于在補(bǔ)鋰試劑(即漿料)的涂覆后仍實(shí)現(xiàn)鋰離子的連續(xù)傳輸通路,實(shí)施例1在通過超聲噴涂涂覆形成補(bǔ)鋰界面層后,補(bǔ)鋰試劑(即漿料)均勻分布且補(bǔ)鋰界面層與PP隔膜緊密貼合,得到的補(bǔ)鋰涂覆層的厚度約為3μm,最終實(shí)施例1制備得到超薄(厚度為13μm)的PP基補(bǔ)鋰隔膜的制備,通過EDS表征發(fā)現(xiàn),實(shí)施例1中補(bǔ)鋰試劑(即漿料)與二維的薄層石墨片形成的補(bǔ)鋰界面層在PP基膜的表面呈現(xiàn)均勻分布。[0141] 力學(xué)性能表征:[0142] 采用拉伸強(qiáng)度測試方法,檢測得到對比例1制備的純LFO隔膜、對比例2中PP隔膜與實(shí)施例1制備的SGr/LFO隔膜的隔膜應(yīng)力?應(yīng)變曲線圖如圖4所示,由圖4可以看到,與對比例2中的PP隔膜相比,均勻分布的補(bǔ)鋰界面層使得實(shí)施例1制備的SGr/LFO隔膜的抗拉強(qiáng)度由

      77MPa提升至了134Mpa,而較對比例1的純LFO隔膜而言,超薄SGr/LFO隔膜的機(jī)械強(qiáng)度在一定程度上得到了增強(qiáng)。

      [0143] 電化學(xué)性能表征:[0144] 采用EIS計(jì)時電流(I?t)測試方法,檢測得到對比例1制備的純LFO隔膜、對比例2中PP隔膜與實(shí)施例1制備的SGr/LFO隔膜的鋰離子遷移數(shù)測試曲線圖如圖5所示,其中圖5中a為對比例1,圖5中b為對比例2,圖5中c為實(shí)施例1,由圖5可以看到,實(shí)施例1制備的超薄SGr/LFO隔膜的鋰離子遷移數(shù)(tLi+)高達(dá)0.75,高于對比例1的純LFO隔膜(tLi+=0.31)與對比例2的PP隔膜(tLi+=0.48);雖然補(bǔ)鋰試劑(漿料)LFO的引入使得鋰離子的傳輸路徑受到阻礙,但引入具有二維薄層結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電性優(yōu)異的薄層石墨片SGr使得實(shí)施例1中的SGr/LFO隔膜界面處構(gòu)建了鋰離子快速均勻的傳輸路徑。[0145] 為了評估對比例2中PP隔膜與實(shí)施例1制備的SGr/LFO隔膜的補(bǔ)鋰性能,協(xié)同廢舊磷酸鐵鋰,組裝了再生電池即應(yīng)用例1?1制備的再生電池(簡稱為廢舊磷酸鐵鋰|SGr/LFO|石墨)和對比例2?1中制備的再生電池(簡稱為廢舊磷酸鐵鋰|PP|石墨),在第一圈以0.1C的倍率下測試對比了實(shí)施例1中SGr/LFO隔膜與對比例2中PP隔膜的補(bǔ)鋰容量對比圖如圖6所示;由圖6可知,實(shí)施例1制備的超薄SGr/LFO復(fù)合隔膜的第一圈充電比容量高達(dá)257mAh?1 ?1g ,遠(yuǎn)高于對比例2的PP隔膜(126mAhg ),說明在SGr/LFO隔膜的作用下,額外補(bǔ)鋰131?1

      mAhg ,證明實(shí)施例1對廢舊磷酸鐵鋰進(jìn)行原位直接修復(fù)策略的可行性。

      [0146] 利用實(shí)施例1制備的SGr/LFO隔膜所組裝再生電池(即應(yīng)用例1?1中制備的再生電池)的倍率性能如圖7所述,由圖7可知,可以發(fā)現(xiàn)實(shí)施例1制備的SGr/LFO隔膜的補(bǔ)鋰效果優(yōu)?1異,在高倍率2.5C下,仍能實(shí)現(xiàn)80mAhg 的比容量,這可以歸因于超薄且均勻分布的補(bǔ)鋰界面層與PP基膜的緊密結(jié)合,使得實(shí)施例1所組裝的再生電池具有優(yōu)異的倍率性能,完全可以實(shí)現(xiàn)廢舊磷酸鐵鋰的再生并應(yīng)用于新的電池當(dāng)中。

      [0147] 改性銅箔的表征:[0148] 采用掃描電子顯微鏡觀察得到應(yīng)用例1?2制備的改性銅箔的截面與表面SEM圖如圖8所示,其中,圖8中a為表面SEM圖,圖8中b為截面SEM圖。由圖8可以看到,在通過超聲噴涂在銅箔表面形成修飾層后,薄層石墨片均勻分布且與銅箔緊密貼合,得到的修飾層的厚度為2μm,最終制得厚度為14μm的二維薄層石墨片修飾的改性銅箔。[0149] 為評估薄層石墨片的改性對于均勻鋰沉積剝離行為的作用,在1mAcm?2的電流密度下測試了應(yīng)用例1?2制備的無負(fù)極鋰離子電池(簡稱為改性銅箔|鋰)和對比例2?2制備的無負(fù)極鋰離子電池(簡稱為銅箔|鋰)的循環(huán)穩(wěn)定性圖如圖9所示,由圖9可明顯的觀察到對比例2?2中的無負(fù)極鋰離子電池在循環(huán)過程中急速升高的過電位,最終電池短路;相比之下,應(yīng)用例1?2制備的無負(fù)極鋰離子電池在超過600小時的循環(huán)時間后仍表現(xiàn)較低的過電位和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性,說明由于實(shí)施例1制備的SGr/LFO隔膜中薄層石墨片形成補(bǔ)鋰界面層的存在有效均勻了鋰沉積行為,這歸因于其結(jié)構(gòu)內(nèi)部大量存在的缺陷位點(diǎn),在循環(huán)過程中這些缺陷會作為鋰離子沉積的活性位點(diǎn),從而抑制鋰金屬的副反應(yīng)。[0150] 綜上所述,本發(fā)明實(shí)施例1制備的SGr/LFO隔膜的抗拉強(qiáng)度由77MPa提升至了134Mpa,鋰離子遷移數(shù)(tLi+)高達(dá)0.75,實(shí)施例1制備的超薄SGr/LFO復(fù)合隔膜的第一圈(0.1C)?1 ?1充電比容量高達(dá)257mAhg ,補(bǔ)鋰效果優(yōu)異,在高倍率2.5C下,仍能實(shí)現(xiàn)80mAhg 的比容量,應(yīng)用例1?2制備的無負(fù)極鋰離子電池在超過600小時的循環(huán)時間后仍表現(xiàn)較低的過電位和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。本發(fā)明提供的方法,制備的超薄、增強(qiáng)的PP基補(bǔ)鋰隔膜(即SGr/LFO),通過將經(jīng)過機(jī)械剪切剝離處理得到的二維薄層石墨片(SGr)與鐵酸鋰Li5FeO4進(jìn)行復(fù)合,并通過超聲噴涂的方式在PP基(隔)膜上涂覆一層超薄的補(bǔ)鋰界面層得以制備SGr/LFO;

      通過將此功能性補(bǔ)鋰隔膜SGr/LFO應(yīng)用于電池制造中,在首圈充放電過程中補(bǔ)鋰隔膜釋放+

      適量的活性Li ,不僅可以實(shí)現(xiàn)廢舊磷酸鐵鋰正極材料的原位再生,并且可以構(gòu)筑具有更高能量密度的無負(fù)極鋰離子電池;匹配石墨的再生電池和無負(fù)極鋰離子電池均表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。此外,本發(fā)明提供的方法所制備的功能性補(bǔ)鋰隔膜SGr/LFO的制備工藝簡單,且適配于目前的電池制造工藝,適合產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用,同時實(shí)現(xiàn)了廢舊石墨的高價值轉(zhuǎn)化,提供一種全周期回收廢舊鋰離子電池電極材料的解決方案。

      [0151] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤飾,這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。



      聲明:
      “PP基補(bǔ)鋰隔膜的制備方法及無負(fù)極鋰離子電池” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
      我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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