何湘柱，胡 燚，鄧忠德，孔令涌，尚偉麗

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石墨烯復(fù)合導(dǎo)電劑SP/CNTs/G對LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2鋰離子電池性能影響

何湘柱1，胡 燚1，鄧忠德1，孔令涌2，尚偉麗2

（1. 廣東工業(yè)大學(xué) 輕工化工學(xué)院，廣東 廣州 510006；2. 深圳市德方納米科技股份有限公司，廣東 深圳 518055）

用氣相沉積法(CVD)和轉(zhuǎn)移法制備了石墨烯，用超聲分散及攪拌的方法分別制備了導(dǎo)電碳黑(SP)導(dǎo)電漿料，導(dǎo)電碳黑(SP)、碳納米管(CNTs)復(fù)合導(dǎo)電漿料(SP/CNTs)及導(dǎo)電碳黑(SP)、碳納米管(CNTs)和石墨烯(G)復(fù)合導(dǎo)電漿料(SP/CNTs/G)，通過掃描電鏡(SEM)、四探針測試、恒流充放電測試、循環(huán)伏安測試(CV)和電化學(xué)阻抗譜測試(EIS)等方法研究了導(dǎo)電劑對鋰離子電池正極材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的表面形貌、電阻率和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%復(fù)合導(dǎo)電劑SP/CNTs/G的樣品電阻率較小，0.2 C首次充放電比容量分別為201.93 mAh·g–1和180.29 mAh·g–1，首次充放電效率為89.28%。3.0C循環(huán)5次后的放電比容量為161.45 mAh·g–1，容量保持率仍有89.69%，1.0C循環(huán)50次后放電比容量為166.97 mAh·g–1，容量保持率為96.65%，倍率和循環(huán)性能優(yōu)良。

超聲分散；碳納米管；石墨烯；鋰離子電池；LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2；復(fù)合導(dǎo)電劑

當(dāng)前，鋰離子電池常用的正極活性材料為鈷酸鋰(LiCoO2)、錳酸鋰(LiMn2O4)、磷酸鐵鋰(LiFePO4)和鎳鈷錳酸鋰三元材料(LiNi1––CoMnO2，簡稱為NCM)等，其中NCM三元材料充分綜合了LiNiO2的高比容量、LiCoO2良好的倍率性能以及LiMnO2的高安全穩(wěn)定性和低成本等優(yōu)點(diǎn)，形成了一個(gè)LiNiO2-LiCoO2-LiMnO2的三元共溶體系，其綜合性能優(yōu)于任一單組分化合物，成為動(dòng)力鋰離子電池正極的首選材料[1]，但其電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率不高，可通過加入導(dǎo)電劑的方法來改善導(dǎo)電性能。導(dǎo)電劑的種類、用量及分布狀態(tài)[2]對活性物質(zhì)利用率、循環(huán)穩(wěn)定性、倍率及低溫放電性能影響較大。與顆粒狀導(dǎo)電劑相比，一維結(jié)構(gòu)的碳納米管(CNTs)有較大的長徑比、較大的比表面積和較好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，有利于形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。石墨烯(G)是具有SP2雜化軌道的二維碳原子晶體，導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)良，具有質(zhì)量小、高電子電導(dǎo)率、高比表面積、良好的柔韌性和量子霍爾效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)[3-4]。本文制備了復(fù)合導(dǎo)電劑SP/CNTs/G，研究分析了其對鋰離子電池三元正極材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2電化學(xué)性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 石墨烯的制備

選取表面平整的銅箔(深圳產(chǎn)，電池級(jí))，用酒精(廣州產(chǎn)，AR)擦拭后，剪切成2 cm×2 cm的正方形，用丙酮超聲10 min，然后再用去離子水超聲20 min，放入100 ℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥10 min，烘干后，將銅箔放入石英舟中，將石英舟放入管式爐內(nèi)，通入氮?dú)?99.99%)，400 mL/min，排凈管內(nèi)空氣，并以10 ℃/min的速率升溫至1 000 ℃，恒溫30 min，關(guān)閉氮?dú)獠⑼ㄈ爰淄?深圳產(chǎn)，99.99%)，50 mL/min，30 min后反應(yīng)完成，關(guān)閉電源和甲烷氣體，繼續(xù)以400 mL/min通入氮?dú)?，冷卻到室溫，取出石英舟，得到沉積有石墨烯的銅箔。采用轉(zhuǎn)移法[5]得到石墨烯。

1.2 導(dǎo)電劑漿料的制備

1.2.1 SP導(dǎo)電漿料的制備

按一定比例將聚乙烯吡咯烷酮(PVP，上海產(chǎn)，電池級(jí))加入N-甲基吡咯烷酮(NMP，河南產(chǎn)，電池級(jí))中，超聲分散15 min，然后加入導(dǎo)電碳黑(SP，比利時(shí)產(chǎn)，電池級(jí))，繼續(xù)超聲分散45 min，得到SP分散液，攪拌1 h后得到SP導(dǎo)電劑漿料。

1.2.2 石墨烯復(fù)合導(dǎo)電漿料的制備

按制備SP分散液相同方法分別制得碳納米管(CNTs，深圳產(chǎn)，電池級(jí))分散液和石墨烯(G，自制)分散液，在攪拌狀態(tài)下按質(zhì)量比(SP:CNTs:G)= 66.67:30.00:3.33依次將CNTs分散液和G分散液加入到SP分散液中，繼續(xù)攪拌1 h，得到SP/CNTs/G復(fù)合導(dǎo)電劑漿料。

另外采用相同方法制備不含石墨烯的復(fù)合導(dǎo)電漿料SP/CNTs，質(zhì)量比(SP:CNTs) = 66.67:33.33，作為空白對比實(shí)驗(yàn)。

1.3 電池制作

將正極活性材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(長沙產(chǎn)，電池級(jí))、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(上海產(chǎn)，電池級(jí))按質(zhì)量比95:2:3混合均勻，漿料配比如表1所示，加入適量溶劑N-甲基吡咯烷酮(河南產(chǎn)，電池級(jí))，充分研磨后制成正極漿料，將正極漿料涂覆于20 μm厚的鋁箔(深圳產(chǎn)，電池級(jí))上，在120 ℃下真空(真空度<–0. 08 MPa)干燥8 h后得到正極片，所制極片經(jīng)輥壓后切為直徑15 mm的圓片，以金屬鋰片(天津產(chǎn)，電池級(jí))為負(fù)極、Celgard 2400膜(天津產(chǎn))為隔膜，1 mol/L LiPF6/EC+DMC+EMC(體積比1:1:1，廣州產(chǎn)，99.9%)為電解液，在充滿氬氣的手套箱[(O2)<1.0×10–6、(H2O)<1.0×10–6]中組裝成CR2032型紐扣電池。

表1 不同導(dǎo)電體系的漿料組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

Tab.1 The sizing material composition of different conductive compounds

1.4 表面形貌、拉曼光譜及電阻率測試

用S-4800冷場掃描電子顯微鏡(日本產(chǎn))觀察樣品的表面形貌。用LabRAM Aramis型顯微激光拉曼光譜(RS)儀(法國產(chǎn))進(jìn)行RS測試，=532.8 nm，光柵為1 200 g/mm。采用RTS-8型四探針測試儀(廣州產(chǎn))測試極片電阻率，探針間距為3.8 mm，修正因子為1.0。用膠帶將正極導(dǎo)電混合物從極片鋁箔上剝離，將載有導(dǎo)電混合物的膠帶切成直徑為15 mm的小圓片，用該薄圓片進(jìn)行測試，單位為Ω·cm。

1.5 電池性能測試

用CT2001A型電池測試系統(tǒng)(武漢產(chǎn))測試紐扣電池的充放電性能，測試電壓為2.70~4.35 V。采用Autolab PGSTAT 302N型電化學(xué)工作站(瑞士產(chǎn))進(jìn)行循環(huán)伏安(CV)和電化學(xué)阻抗(EIS)測試，循環(huán)伏安測試掃描速度為0.2 mV/s，掃描區(qū)間為2.70~4.35 V，電化學(xué)阻抗測試頻率范圍為10 mHz~100 kHz，交流振幅為5 mV。

2 結(jié)果與討論

2.1 表面形貌及拉曼測試分析

圖1是制備的石墨烯的掃描電鏡圖，從圖中可以看出石墨烯是有褶皺的、近似透明的薄片，具有典型的二維晶體形貌。

圖2是石墨烯的拉曼光譜圖。D峰和G峰都是因?yàn)樘荚趕p2軌道的振動(dòng)引起的，分別位于1 350和1 580 cm–1處，D峰大小代表石墨烯缺陷程度的高低，G峰是碳sp2結(jié)構(gòu)的特征峰，反應(yīng)對稱性和結(jié)晶程度，表明碳原子具有六方密排結(jié)構(gòu)。2D峰是由二級(jí)共振拉曼散射造成的，一般出現(xiàn)在2 700 cm–1附近，其對石墨烯的層數(shù)比較敏感。圖2中，D峰的強(qiáng)度較高，說明樣品石墨烯存在較多缺陷，這有利于Li+的嵌脫，可提升電化學(xué)性能[6]。

圖1 石墨烯的SEM照片

圖2 石墨烯的拉曼光譜

圖3為正極中添加不同導(dǎo)電劑的極片形貌圖，A、B和C分別對應(yīng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)2% SP、2% SP/CNTs/G和2% SP/CNTs的樣品。從圖3可知，顆粒狀的SP能較好地填充到活性材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2顆粒間隙中，但顆粒表面包覆不完善，且不能很好地將遠(yuǎn)程顆粒連接起來；碳納米管具有獨(dú)特的一維結(jié)構(gòu)，其長徑比大，可充當(dāng)“導(dǎo)線”的作用[7]，石墨烯中的碳通過sp2雜化參與成鍵，相互連接形成以六邊形為結(jié)構(gòu)基元的二維晶格平面，垂直平面方向上有每個(gè)碳原子提供的電子形成的離域電子云[8]，可增大與電極材料顆粒的接觸面積，提高導(dǎo)電性能，復(fù)合導(dǎo)電劑SP/CNTs/G將活性材料顆粒間隙及遠(yuǎn)程顆粒很好地填充和連接包覆，構(gòu)造了結(jié)實(shí)有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[9]。

圖3 添加不同導(dǎo)電劑的極片SEM圖

2.2 極片電阻率測試

隨機(jī)選取每種極片不同位置5個(gè)15 mm圓片測試極片電阻率，每個(gè)圓片測試5個(gè)數(shù)值，結(jié)果如圖4所示，從圖4可以發(fā)現(xiàn)，A、B和C三個(gè)樣品的極片電阻率均值分別為16.50，2.79和3.99 Ω·cm，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%SP/CNTs/G復(fù)合導(dǎo)電劑的極片電阻率比添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%SP的降低83.09%，且數(shù)據(jù)分布集中，這是因?yàn)镃NTs有較大的長徑比和較大的比表面積，能夠搭接在正極材料顆粒表面上，且其管壁間存在離域大π鍵，具有很好的導(dǎo)電性，比顆粒狀導(dǎo)電劑更有利于形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)[10]，石墨烯具有高電子導(dǎo)電率，電阻率極低，且其比表面積大，可有效增加與活性物質(zhì)的接觸面積，減輕電池極化，降低電池內(nèi)阻[11]。點(diǎn)狀導(dǎo)電劑、線狀導(dǎo)電劑和面狀導(dǎo)電劑形成的復(fù)合導(dǎo)電劑，可發(fā)揮各自的優(yōu)勢，且碳黑顆?？纱龠M(jìn)碳納米管和石墨烯的分散[12]，該復(fù)合導(dǎo)電劑有利于改善和提升電化學(xué)性能。

A. 2%SP；B. 2%SP/CNTs/G；C. 2% SP/CNTs

圖4 添加不同導(dǎo)電劑的極片電阻率

Fig.4 Resistivities of electrodes adding different conductive agents

2.3 電化學(xué)性能分析

圖5是添加不同導(dǎo)電劑制備的電池的首次(0.2 C)，1.0C及3.0C充放電曲線。由圖可知，添加不同導(dǎo)電劑的電池均體現(xiàn)了層狀LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料的充放電特征，電壓平臺(tái)清晰可見，添加復(fù)合導(dǎo)電劑SP/CNTs/G的首次(0.2C)充放電比容量分別為201.93和180.29 mAh·g–1，而添加導(dǎo)電劑SP的分別為196.37和173.35 mAh·g–1，B較A電池充放電比容量分別提高5.56和6.94 mAh·g–1，添加復(fù)合導(dǎo)電劑SP/CNTs的分別為199.03和176.58 mAh·g–1，B較C電池充放電比容量分別提高2.90和3.71 mAh·g–1，A、B和C三種電池的首次充放電效率分別為88.28%，89.28%和88.72%。B電池的1.0C，3.0C放電比容量分別為172.74和161.47 mAh·g–1，而A電池的分別為161.28和148.32 mAh·g–1，C電池的分別為168.61和156.48 mAh·g–1，B電池的1.0C，3.0C放電比容量較A分別提高11.46和13.15 mAh·g–1，較C分別提高4.13和4.99 mAh·g–1。B電池首次充放電效率和放電比容量較高，主要是因?yàn)槠潆姌O表面電阻較低，電子和離子傳輸速度快，充放電時(shí)極化較小，降低了不可逆容量。

A. 2%SP；B. 2%SP/CNTs/G；C. 2%SP/CNTs

圖5 不同導(dǎo)電劑的電池的0.2 C，1.0 C和3.0 C充放電曲線

Fig.5 Charge-discharge curves of batteries adding different conductive agents at 0.2 C, 1.0 C and 3.0 C

不同導(dǎo)電劑的電池倍率性能如圖6所示，分別以0.2C，0.5C，1.0C，2.0C和3.0C進(jìn)行充放電循環(huán)測試，電壓范圍為2.70~4.35 V，每個(gè)倍率循環(huán)5次，然后恢復(fù)到1.0C，0.5C和0.2C充放電各一次。

A. 2%SP；B. 2%SP/CNTs/G；C. 2%SP/CNTs

圖6 不同導(dǎo)電劑的電池的倍率性能

Fig.6 Rate capability of batteries adding different conductive agents

由圖6可知，復(fù)合導(dǎo)電劑SP/CNTs/G的電池在0.2C，0.5C，1.0C，2.0C和3.0C循環(huán)5次后的放電比容量分別為180.01，177.22，172.32，165.77和161.45 mAh·g–1，3.0C循環(huán)5次后容量保持率仍有89.69%，而A樣品3.0C充放電循環(huán)5次后，放電比容量僅有148.04 mAh·g–1，較B樣品低13.41 mAh·g–1，C樣品3.0C充放電循環(huán)5次后，放電比容量為156.46 mAh·g–1，較B樣品低4.99 mAh·g–1，最后恢復(fù)到0.2C充放電時(shí)，A、B和C三樣品的放電比容量分別為168.43，178.40和174.15 mAh·g–1。復(fù)合導(dǎo)電劑SP/CNTs/G的電池具有較優(yōu)的倍率性能。這是因?yàn)樘技{米管可以將電解液引到極片內(nèi)部，使得電解液與正極接觸更充分，有利于電荷的傳輸[13]，石墨烯具有較高的電子遷移率，石墨烯單原子結(jié)構(gòu)使載流子可以在亞微米的距離彈道行進(jìn)[14]。添加復(fù)合導(dǎo)電劑SP/CNTs/G后材料導(dǎo)電性增強(qiáng)，形成的三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)減少了NCM顆粒間的接觸電阻，提供了便捷的電子傳輸路徑，增加了Li+嵌脫的有序性，提高了Li+擴(kuò)散速率，有利于提高正極材料的倍率性能。

鋰離子電池的循環(huán)性能是對電池壽命的重要表征，不同導(dǎo)電劑的電池循環(huán)性能如圖7所示。

A. 2%SP；B. 2%SP/CNTs/G；C. 2%SP/CNTs

圖7 不同導(dǎo)電劑的電池的循環(huán)性能

Fig.7 Cycle performance of batteries adding different conductive agents

由圖7可以看到，A、B和C三種電池1.0C循環(huán)首次放電比容量分別為161.29，172.76和168.59 mAh·g–1，循環(huán)50次后放電比容量分別為149.12，166.97和159.95 mAh·g–1，容量保持率分別為92.45%，96.65%和94.87%，B電池較A電池、C電池分別提高4.2%和1.78%，原因是復(fù)合導(dǎo)電劑SP/CNTs/G組成的三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能顯著改善NCM顆粒表面的電子傳導(dǎo)性，降低表面電阻率，提高電子的遷移速率，促進(jìn)活性物質(zhì)顆粒之間形成有效的導(dǎo)電通路，減少鋰離子可逆反應(yīng)的阻力，縮短鋰離子擴(kuò)散通道，提高鋰離子擴(kuò)散速率。同時(shí)，碳納米管和石墨烯可有效緩沖體積效應(yīng)，即緩解了充放電過程中體積變化帶來的應(yīng)力[15]，減少了在充放電過程中活性物質(zhì)體積變化所導(dǎo)致的導(dǎo)電劑與活性物質(zhì)接觸不充分的概率，為電子在電極中的運(yùn)輸提供了方便的通道[16]，改善了電池的循環(huán)性能。

圖8是使用不同導(dǎo)電劑制備的電池的循環(huán)伏安曲線。

A. 2%SP；B. 2%SP/CNTs/G；C. 2%SP/CNTs

圖8 不同導(dǎo)電劑的電池的循環(huán)伏安曲線

Fig.8 Cyclic voltammetry of batteries adding different conductive agents

從CV曲線圖上可以看出，A、B、C三種樣品分別在3.90/3.64，3.84/3.68和3.86/3.66 V處出現(xiàn)了一對氧化還原峰，對應(yīng)于Ni2+/Ni4+電對的氧化還原反應(yīng)[17]，因?yàn)镃o3+/Co4+氧化還原電位在4.0 V以上[18]，曲線在3.0 V附近沒有出現(xiàn)Mn3+/Mn4+氧化還原峰，說明材料中的Mn為非電化學(xué)活性物質(zhì)，不參與電化學(xué)反應(yīng)，起支撐并穩(wěn)定層狀結(jié)構(gòu)作用，材料不存在從六方相到單斜相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變[19]。A、B、C三種樣品氧化峰與還原峰之間的電位差分別為0.26，0.16和0.20 V，B樣品的Ni2+/Ni4+電對的氧化還原電勢差有所減小，說明電池極化變小[20]，有利于提升電池電化學(xué)性能。電勢差的減少源于添加的復(fù)合導(dǎo)電劑中碳納米管和石墨烯材料具有較高的電子傳導(dǎo)性，可提供良好的電接觸，有利于在鋰離子嵌入/脫嵌反應(yīng)中電子的遷移[21]，因此添加復(fù)合導(dǎo)電劑SP/CNTs/G的樣品表現(xiàn)出更好的電化學(xué)性能。

圖9是電池的電化學(xué)阻抗譜圖，譜圖由高頻區(qū)半圓、中頻區(qū)半圓、低頻區(qū)半圓及低頻區(qū)斜線組成，此結(jié)果與Nobili的推斷相吻合[22]。Nyquist圖中高頻區(qū)的截距代表電池的體電阻，用Rs來表示，三個(gè)半圓和一條斜線按頻率由高至低應(yīng)分別對應(yīng)鋰離子遷移通過電極表面SEI膜的電阻、活性電極嵌脫鋰過程中電子運(yùn)輸?shù)碾娮琛囯x子嵌入材料晶格時(shí)的電荷轉(zhuǎn)移電阻和鋰離子在電極材料內(nèi)部的擴(kuò)散電阻，分別用RSEI、Re、Rct和QD表示。按照圖10的等效電路圖[23-24]，對電化學(xué)阻抗譜進(jìn)行擬合，擬合的阻抗參數(shù)如表2所示。

A. 2%SP；B. 2%SP/CNTs/G；C. 2%SP/CNTs

圖9 不同導(dǎo)電劑的電池的電化學(xué)阻抗譜

Fig.9 Nyquist plots of batteries adding different conductive agents

圖10 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2電極脫嵌鋰的EIS等效電路圖

表2 不同導(dǎo)電劑的電池的電化學(xué)阻抗參數(shù)

Tab.2 Electrochemical impedance parameters of batteries adding different conductive agent

當(dāng)充電到4.35 V時(shí)，復(fù)合導(dǎo)電劑SP/CNTs/G的電池不僅體電阻較小，SEI膜電阻和電荷轉(zhuǎn)移電阻也有所減小。SEI膜電阻明顯減小的原因是碳納米管和石墨烯包裹在LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2顆粒表面，避免了LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2顆粒與電解液的直接接觸，從而抑制了電解液與LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2之間的副反應(yīng)。碳納米管和石墨烯是電子良導(dǎo)體，復(fù)合導(dǎo)電劑構(gòu)成的三維導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可提供鋰離子在嵌入/脫嵌過程中電子傳遞的通道，而且在電子快速移動(dòng)的同時(shí)有利于鋰離子在電解液中快速移動(dòng)而不損害局域電中性，因此降低了電子運(yùn)輸電阻和電荷轉(zhuǎn)移電阻[25]。

3 結(jié)論

本文研究了石墨烯復(fù)合導(dǎo)電劑SP/CNTs/G對鋰離子電池三元正極材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2電化學(xué)性能的影響，得出結(jié)果如下：

（1）添加石墨烯復(fù)合導(dǎo)電劑SP/CNTs/G的樣品極片內(nèi)部導(dǎo)電劑分散均勻，形成了較好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，極片電阻率較小。該樣品的Ni2+/Ni4+電對的氧化還原電勢差較小，即電池極化較小，且其體電阻較小，SEI膜電阻和電荷轉(zhuǎn)移電阻也有所減小，有利于提升電池電化學(xué)性能。

（2）添加石墨烯復(fù)合導(dǎo)電劑SP/CNTs/G的電池首次充放電比容量分別為201.93和180.29 mAh·g–1，較只添加SP的分別提高5.56和6.94 mAh·g–1，較添加復(fù)合導(dǎo)電劑SP/CNTs的分別提高2.90和3.71 mAh·g–1，首次充放電效率為89.28%。3.0C循環(huán)5次后的放電比容量為161.45 mAh·g–1，較單一導(dǎo)電劑SP的提高13.41 mAh·g–1，較導(dǎo)電劑SP/CNTs的提高4.99 mAh·g–1，容量保持率仍有89.69%，1.0C循環(huán)50次后放電比容量為166.97 mAh·g–1，容量保持率為96.65%，而只添加SP的只有149.12 mAh·g–1，提高了17.85 mAh·g–1，未添加石墨烯的導(dǎo)電劑SP/CNTs的只有159.95 mAh·g–1，提高了7.02 mAh·g–1，石墨烯復(fù)合導(dǎo)電劑的樣品倍率和循環(huán)性能優(yōu)良。

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（編輯：陳豐）

Effect of graphene composite conductive agent SP/CNTs/G on performance of LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2lithium-ion battery

HE Xiangzhu1, HU Yi1, DENG Zhongde1, KONG Lingyong2, SHANG Weili2

(1. School of Chemical Engineering and Light Industry, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China; 2. Shenzhen Dynanonic Co., Ltd, Shenzhen 518055, Guangdong Province, China)

Graphene(G) was prepared by chemical vapor deposition(CVD) and transfer method. Conductive slurry SP, composite conductive slurry SP/CNTs and composite conductive slurry SP/CNTs/G were prepared by ultrasonic dispersion and stirring method. The morphology, resistivity and electrochemical performance of LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2with different conductive agents were investigated by scanning electron microscope(SEM), 4-point probes resistivity measurement, galvanostatic charge/discharge, cyclic voltammetry(CV) and electrochemical impedance spectroscopy(EIS) tests. The results indicate that the initial charge/discharge specific capacity of battery adding SP/CNTs/G as conductive agent are 201.93 mAh·g–1and 180.29 mAh·g–1at 0.2C rate, and the first charge and discharge efficiency is 89.28%. Its discharge specific capacity is 161.45 mAh·g–1after 5 cycles at 3.0C rate, capacity retention still retains 89.69%, and the discharge specific capacity is 166.97 mAh·g–1after 50 cycles at 1.0C rate, with capacity retention of 96.65%. It shows excellent rate and cycle performance.

ultrasonic dispersion; carbon nanotube; Graphene; lithium-ion battery; LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2; composite conductive agent

10.14106/j.cnki.1001-2028.2016.11.016

TM912. 9

A

1001-2028（2016）11-0077-06

2016-08-31

胡燚

深圳市戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金資助(No. JSGG20160330160428703)；深圳市南山區(qū)核心技術(shù)突破項(xiàng)目資助(No. KC2014JSJS0035A)

何湘柱（1966－），男，湖南桂陽人，教授，博士，主要從事應(yīng)用電化學(xué)，功能材料制備等方面的研究，E-mail: gghexz@163.com；

胡燚（1992－），男，湖南湘潭人，研究生，主要研究方向?yàn)殇囯x子電池材料，E-mail: huyi869607143@163.com。

2016-10-28 14:14:27

http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1241.TN.20161028.1414.016.html