本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種石墨烯鋰電導(dǎo)電漿料及其制備方法，屬于電池漿料技術(shù)領(lǐng)域，其特征是包括膨脹石墨、炭黑、碳納米管、分散劑、石墨烯氣凝膠防沉劑、粘結(jié)劑、N?甲基吡咯烷酮等組分；將分散劑溶解于N?甲基吡咯烷酮中，加入膨脹石墨，預(yù)混，超聲后抽濾得固體，后取粘結(jié)劑溶解于余量的N?甲基吡咯烷酮中，再加入上述固體以及石墨烯氣凝膠防沉劑，并進(jìn)行高速剪切，最后將碳黑、碳納米管加至上述體系中，繼續(xù)高速剪切，得到導(dǎo)電漿料；本發(fā)明專利技術(shù)以膨脹石墨、炭黑、碳納米管為導(dǎo)電劑，在制備過程中加入石墨烯氣凝膠作為防沉劑，使導(dǎo)電漿料體系形成連續(xù)均一的導(dǎo)電通路，能夠大大提高鋰電的循環(huán)性能、倍率性能等電化學(xué)性能。
A graphite lithium electrical conductivity slurry and its preparation method
The invention discloses a graphene lithium conductive paste and preparation method thereof, belonging to the technical field of cell size, which is characterized by expanded graphite, carbon black, carbon nanotubes, graphene aerogel dispersing agent, anti settling agent, binder, N methyl pyrrolidone group; dispersing agent dissolved in N methylpyrrolidone, with expanded graphite, premixed, ultrasonic filtration solid, after binder dissolved in the balance of N methylpyrrolidone, adding the solid and graphene aerogel anti settling agent, and finally the high shear, carbon black, carbon nanotubes are added to the system to get, high shear, conductive paste; the invention with expanded graphite, carbon black, carbon nanotubes as conductive agent, adding graphene aerogel in the preparation process as anti settling agent, so that the conductive paste formed system Continuous conductive path uniform, can greatly improve the electrochemical performance of the lithium cycling performance and rate performance etc..
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種石墨烯鋰電導(dǎo)電漿料及其制備方法
本專利技術(shù)涉及電池漿料
，具體涉及一種石墨烯鋰電導(dǎo)電漿料及其制備方法。
技術(shù)介紹
導(dǎo)電劑作為鋰離子電池的重要組成部分，很大程度地影響著鋰離子電池的性能。導(dǎo)電劑在電池正極的作用主要是提高正極的導(dǎo)電性。鋰電體系對金屬雜質(zhì)、水、活潑氫等非常敏感，少量上述物質(zhì)便會對整體的電化學(xué)性能帶來極大的不良影響，主要表現(xiàn)在循環(huán)性能差、倍率性能低、電池比容量低等。目前國內(nèi)很多鋰電商都是比較注重傳統(tǒng)的制作工藝，很大一部分鋰電廠對于一些比較中高端的導(dǎo)電劑的使用效果不是特別理想，比如科琴黑，碳纖維，碳納米管目前在國內(nèi)的使用都不是特別普遍，一個是價格問題，一個是用量問題，還有制作工藝問題，主要的難點還是在于分散。基本上導(dǎo)電性能特別好的導(dǎo)電劑都是顆粒特別細(xì)小、比表面積特別大、吸油值比較大，但是對于分散的要求都比較高，導(dǎo)電劑的分散性直接影響著導(dǎo)電劑在鋰電池的應(yīng)用。石墨烯因具有高導(dǎo)電性而被廣泛用于鋰電研究中，但石墨烯的二維片層結(jié)構(gòu)及其表面不具備官能團(tuán)導(dǎo)致其分散是個難題。改善石墨烯分散常用的手段一般通過以下兩種途徑：1）額外添加分散劑；2）對石墨烯進(jìn)行功能化處理。以上兩種方式無疑都會引入其他雜質(zhì)，進(jìn)而影響鋰電的電化學(xué)性能。申請?zhí)枮?01610965084.1的中國專利技術(shù)專利申請公布了一種鋰電子電池用導(dǎo)電漿料及其制備方法，利用了改性后的石墨烯，將功能化石墨烯的NMP溶液進(jìn)行超聲處理對石墨烯片層結(jié)構(gòu)剝離，使石墨烯均勻分散到NMP溶劑中，得到片層薄、高度分散的石墨烯片層，然后利用高剪切分散提高鋰電池的導(dǎo)電性能；該方法通過功能化的石墨烯實現(xiàn)導(dǎo)電劑的預(yù)分散，但與此同時也引入了氨基及長碳鏈基團(tuán)，這些官能團(tuán)嫁接在石墨烯表面破壞了石墨烯原有的導(dǎo)電通路，雖能改善石墨烯的分散情況，但同時也降低了石墨烯本身的導(dǎo)電性，從而不利于電池的導(dǎo)電性能，嚴(yán)重影響鋰離子電池使用的循環(huán)性。而未功能化處理的石墨烯容易在分散溶劑中大量團(tuán)聚，勢必導(dǎo)致添加至鋰電電極體系后石墨烯分布不均勻，形不成連續(xù)的導(dǎo)電通路，直接降低鋰電的電化學(xué)性能。申請?zhí)枮?01510180493.6的中國專利技術(shù)專利公布了一種用于鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料及其制備方法，其成分包括碳納米管、還原型膨脹石墨、聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮及少量絡(luò)合劑，與活性物質(zhì)能夠形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使得電池具有良好的循環(huán)壽命、能量密度等電化學(xué)性能；該方法為了改善碳納米管的分散性引入了聚乙烯吡咯烷酮及少量的絡(luò)合劑，這些物質(zhì)均可視為鋰電體系的雜質(zhì)，循環(huán)過程中影響電極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，大大縮短電池使用壽命。另外，申請?zhí)枮?01410466761.6的中國專利技術(shù)專利申請公布了一種鋰離子二次電池用碳納米管和石墨烯復(fù)配導(dǎo)電漿料，由碳納米管、石墨烯、分散穩(wěn)定劑及、N-甲基吡咯烷酮組成，漿料粘度低，且正極材料、碳納米管、石墨烯間形成點線面的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高鋰電子電池的性能；該體系以聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇為穩(wěn)定劑，雖能有效改善石墨烯、碳納米管的分散，但這些物質(zhì)的存在同樣會影響電極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，降低鋰電池的循環(huán)性能。申請?zhí)枮?01610616820.2的中國專利技術(shù)專利申請公布了一種鋰電池石墨烯導(dǎo)電漿料及其制備方法，對原料先進(jìn)性高溫活化再粉碎，工藝復(fù)雜，制得的微球形的導(dǎo)電劑與活性物質(zhì)為點狀接觸，導(dǎo)電性不理想，另外復(fù)合粒子中含有一定量膠體，由于膠體不導(dǎo)電或?qū)щ娦詷O差，因此大大降低復(fù)合粒子的導(dǎo)電性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以石墨烯氣凝膠為防沉劑的鋰電導(dǎo)電漿料的制備方法，能夠有效降低電池內(nèi)阻，大大提高電池的循環(huán)性能。本專利技術(shù)解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種石墨烯鋰電導(dǎo)電漿料，其特征在于，包括如下組分及其重量份數(shù)：膨脹石墨1-5份，炭黑1-5份，碳納米管1-5份，分散劑0.1-5份，防沉劑0.5-3份，粘結(jié)劑0.5-5份，N-甲基吡咯烷酮72-95.9份，所述防沉劑采用石墨烯氣凝膠。進(jìn)一步的，所述膨脹石墨的目數(shù)為80目，膨脹倍率為600倍。進(jìn)一步的，所述粘結(jié)劑采用PVDF或PTFE。進(jìn)一步的，所述分散劑采用CMC、PVP、海藻酸鈉、SDS、CTAB、十二烷基苯磺酸鈉、殼聚糖、木質(zhì)素磺酸鈉中的一種。進(jìn)一步的，所述石墨烯氣凝膠的堆密度為0.001-0.01g/cm3，孔隙率89%-99%，吸油量300-600g/g，電導(dǎo)率＞1300S/m，比表面積＞1500m2/g。一種如上所述的石墨烯鋰電導(dǎo)電漿料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：（1）取0.1-5份分散劑溶解于40-60份N-甲基吡咯烷酮中，再加入1-10份膨脹石墨；（2）預(yù)混，超聲1-10h，抽濾，得固體；（3）取0.5-5份粘結(jié)劑溶解于30-55.9份N-甲基吡咯烷酮中，再加入步驟（2）中所得固體、0.5-3份的石墨烯氣凝膠防沉劑，在高速剪切機(jī)6000-12000r/min下高速剪切10-60min。（4）將1-5份的碳黑、1-5份碳納米管加入至步驟（3）所得體系中，繼續(xù)高速剪切10-60min，得到導(dǎo)電漿料。本專利技術(shù)的有益效果是：本專利技術(shù)以膨脹石墨、炭黑、碳納米管為導(dǎo)電劑，先將膨脹石墨在分散劑的輔助下進(jìn)行液相剝離后抽濾去除溶劑及分散劑，為下一步導(dǎo)電漿料提供片層完整均勻的石墨烯材料，在導(dǎo)電漿料制備過程中加入高導(dǎo)電性、高比表面積、高孔隙率的石墨烯氣凝膠作為防沉劑，借助石墨烯氣凝膠吸液量大、堆密度低的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及其在溶劑中的易分散及懸浮性，有效阻止片狀石墨烯的沉降，提高其分散穩(wěn)定性，使導(dǎo)電漿料體系形成連續(xù)均一的導(dǎo)電通路。本專利技術(shù)的導(dǎo)電漿料用于鋰電體系后能夠降低電池內(nèi)阻，循環(huán)性能顯著加強(qiáng)，大大提高鋰電的循環(huán)性能、倍率性能等電化學(xué)性能。本專利技術(shù)的制備方法采用首先將膨脹石墨進(jìn)行預(yù)剝離處理，剝離得到的石墨烯與石墨烯氣凝膠共混高速剪切，起到將膨脹石墨充分剝離、并且能夠穩(wěn)定分散的效果，最后加入炭黑、碳管高速剪切，對于電池循環(huán)次數(shù)的提升具有顯著效果。具體實施方式下面對本專利技術(shù)的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實施例只用于解釋本專利技術(shù)，并非用于限定本專利技術(shù)的范圍。在本專利技術(shù)的描述中，需要理解的是，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本專利技術(shù)的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。實施例1本實施例的石墨烯鋰電導(dǎo)電漿料，包括如下組分及其重量份數(shù)：以總重量100份計，其中膨脹石墨1份，炭黑1份，碳納米管1份，分散劑CMC0.1份，石墨烯氣凝膠防沉劑0.5份，粘結(jié)劑PVDF0.5份，N-甲基吡咯烷酮95.9份。其中，所述石墨烯氣凝膠的堆密度為0.01g/cm3，孔隙率89%，吸油量300g/g，電導(dǎo)率1400S/m，比表面積1500m2/g。本實施例所述的石墨烯鋰電導(dǎo)電漿料的制備方法，包括如下步驟：（1）取0.1份的CMC，溶解于40份的N-甲基吡咯烷酮中，再加入1份的膨脹石墨；本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種石墨烯鋰電導(dǎo)電漿料，其特征在于，包括如下組分及其重量份數(shù)：膨脹石墨1?5份，炭黑1?5份，碳納米管1?5份，分散劑0.1?5份，防沉劑0.5?3份，粘結(jié)劑0.5?5份，N?甲基吡咯烷酮72?95.9份，所述防沉劑采用石墨烯氣凝膠。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種石墨烯鋰電導(dǎo)電漿料，其特征在于，包括如下組分及其重量份數(shù)：膨脹石墨1-5份，炭黑1-5份，碳納米管1-5份，分散劑0.1-5份，防沉劑0.5-3份，粘結(jié)劑0.5-5份，N-甲基吡咯烷酮72-95.9份，所述防沉劑采用石墨烯氣凝膠。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯鋰電導(dǎo)電漿料，其特征在于，所述膨脹石墨的目數(shù)為80目，膨脹倍率為600倍。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯鋰電導(dǎo)電漿料，其特征在于，所述粘結(jié)劑采用PVDF或PTFE。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯鋰電導(dǎo)電漿料，其特征在于，所述分散劑采用CMC、PVP、海藻酸鈉、SDS、CTAB、十二烷基苯磺酸鈉、殼聚糖、木質(zhì)素磺酸鈉中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯鋰電導(dǎo)電漿料，其特征在于，所述石墨烯氣凝膠的堆密度...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宋肖肖，鄭逸群，蘇陽，劉同浩，
申請(專利權(quán))人：濟(jì)寧利特納米技術(shù)有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山東,37
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