鋰電池用石墨烯導電漿料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種鋰電池用石墨烯導電漿料及其制備方法，所述導電漿料由以下重量份數比的原料組成：石墨烯40?60份、稀土混合物3?5份、氧化鉬4?8份、氧化鈷2?5份、溶劑100?200份、聚氧乙烯硬脂酸酯5?10份、聚氧乙烯丙三醇硼酸酯脂肪酸酯2?5份、十二烷基酚聚氧乙烯醚1?6份和十甲基環五硅氧烷4?8份。本發明專利技術提供的電池導電漿料具有導電性能優異、電阻小、使用壽命長、充電放電過程中不發熱、分散性好等優點，制備工藝簡單等優點，易實現工業化生產。

【技術實現步驟摘要】
鋰電池用石墨烯導電漿料及其制備方法
本專利技術涉及電池
，具體是一種鋰電池用石墨烯導電漿料及其制備方法。
技術介紹
鋰電池作為一種新型高能二次電源，具有比能量大、放電電壓平穩、電壓高、低溫性能好、無污染、安全性能優越以及儲存和工作壽命長、利用率高等優點。但現有技術的鋰電池主要使用導電石墨、乙炔黑和碳納米管作為導電漿料，乙炔黑是由呈球形的無定形碳顆粒組成的鏈狀物，是目前使用最為廣泛的導電漿料，價格低廉，但為了達到增強電極活性物質間相互接觸的目的，所需要的添加量較大，從而造成電極容量的下降；碳納米管是呈線型的一維碳質材料，與乙炔黑相比，碳納米管具有更佳的導電性能且添加量少，但目前碳納米管的價格昂貴，且作為導電漿料使用時存在分散困難的缺點。石墨烯由于具有大的理論比表面積，突出的力學性能和導熱性能，以及在室溫下高的導電率等優點，且成本低廉、可加工性好，因而在納米電子器件、傳感器、儲氫材料、鋰電池、超級電容器等眾多領域具有潛在的應用前景。但由于石墨烯漿料或者粉末在貯存和使用過程中存在不穩定、易團聚及相容性相差的難題，不能充分石墨烯材料的高比表面、高導電和高導熱的性能優勢，這一問題限制了石墨烯在鋰電池領域的應用。
技術實現思路
本專利技術針對目前電池導電漿液中石墨烯的分散性差，導致導電漿料的導電能力差，制備電池的循環壽命短、穩定差等問題，提供一種鋰電池用石墨烯導電漿料及其制備方法。本專利技術提供的導電漿料具有優異的分散性、導電性能及穩定性能，推動石墨烯在電池領域能夠廣泛的應用。為了實現以上目的，本專利技術采用的技術方案如下：一種鋰電池用石墨烯導電漿料，由以下重量份數比的原料組成：石墨烯40-60份、稀土混合物3-5份、氧化鉬4-8份、氧化鈷2-5份、溶劑100-200份、聚氧乙烯硬脂酸酯5-10份、聚氧乙烯丙三醇硼酸酯脂肪酸酯2-5份、十二烷基酚聚氧乙烯醚1-6份和十甲基環五硅氧烷4-8份。進一步地，所述稀土混合物為鑭、釔和釤組成。優選地，所述稀土混合物中鑭、釔和釤的質量比為1-3:0.2-1:0.5-2。進一步地，所述溶劑為聚乙二醇、乙醇、乙酸乙酯、二甲亞砜中的一種或多種組合。本專利技術還提供鋰電池用石墨烯導電漿料的制備方法，包括以下步驟：S1:按照重量份數比計，將石墨烯40-60份、聚氧乙烯硬脂酸酯5-10份、聚氧乙烯丙三醇硼酸酯脂肪酸酯2-5份、十二烷基酚聚氧乙烯醚1-6份和十甲基環五硅氧烷4-8份和溶劑50-100份加入超聲波分散機，超聲分散30-60min，得石墨烯混合液；S2:在石墨烯混合液中加入鋰電極材料10-30份、稀土混合物1-3份、稀土混合物3-5份、氧化鉬4-8份、氧化鈷2-5份和剩余的溶劑，繼續超聲波分散20-40min，得導電漿料；S3:將上述導電漿料輸送至注射器中進行靜電紡絲后，即得鋰電池使用的導電漿料。進一步地，所述超聲分散的超聲頻率為40-60KHz。進一步地，所述靜電紡絲是在流速為0.1-0.5mL/h、電壓為15-25KV和針頭直徑為0.1mm-1.0mm的條件下進行。進一步地，所述方法在稱量各組分原料前先將原料研磨至150-250目。進一步地，所述鋰電極材料包括氫氧化鋰、碳酸鋰、乙酸鋰、硝酸鋰、或氧化鋰中的一種。與現有技術相比，本專利技術的優點及效益效果為：1、本專利技術將氧化鉬和氧化鈷金屬氧化物負載在石墨烯上，由于三者的協同作用在保持鋰電池高比容量、高導電性的同時，還能提高電極體系的循環穩定性，在反應體系中加入聚氧乙烯硬脂酸酯、聚氧乙烯丙三醇硼酸酯脂肪酸酯、十二烷基酚聚氧乙烯醚和十甲基環五硅氧烷，由于各組分的協同作用，能夠大幅度提高電池體系的相容性和分散性，解決了石墨烯的團聚問題。2、本專利技術在電池體系中加入聚氧乙烯硬脂酸酯，其結構具有親水親油基團，其親水基團對電池體系具有顯著的增溶作用，親油基能夠形成包圍粒子的水化殼，解決了石墨烯電池體系的團聚問題。3、本專利技術引用的聚氧乙烯丙三醇硼酸酯脂肪酸酯是以硼酸為母體形成B-O鍵的硼酸酯類的化合物，與無機及有機物質都具有很好的相容性，具有優異的分散性能。4、本專利技術使用的十二烷基酚聚氧乙烯醚和十甲基環五硅氧烷不僅具有優異的潤濕能力和消泡能力，還具有良好的分散效果，與聚氧乙烯硬脂酸酯、聚氧乙烯丙三醇硼酸酯脂肪酸酯產生良好的協同效果，使得各組分能夠均勻的分散在電池體系。5、本專利技術還加入鑭、釔和釤組成的稀土混合物，可提高電池的抗蠕變性能使得電池放電性能更加穩定，還能提高電池的電容量。6、本專利技術提供的電池導電漿料具有導電性能優異、電阻小、使用壽命長、充電放電過程中不發熱、分散性好等優點，制備工藝簡單、容易實現工業化生產，具有較好的經濟效益和社會效益。具體實施方式下面結合具體實施方式對本專利技術作進一步詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本專利技術的范圍及其應用。實施例1一種鋰電池用石墨烯導電漿料，由以下重量份數比的原料組成：石墨烯50份、稀土混合物3份、氧化鉬6份、氧化鈷4份、聚乙二醇150份、聚氧乙烯硬脂酸酯4份、聚氧乙烯丙三醇硼酸酯脂肪酸酯3份、十二烷基酚聚氧乙烯醚3份和十甲基環五硅氧烷6份。所述稀土混合物由質量比為1.5:0.5:1的鑭、釔和釤組成。本例導電漿料的制備在稱量各組分原料前先將原料研磨至200目，其制備過程包括以下步驟：S1:按照重量份數比計，將石墨烯、聚氧乙烯硬脂酸酯、聚氧乙烯丙三醇硼酸酯脂肪酸酯、十二烷基酚聚氧乙烯醚和十甲基環五硅氧烷和聚乙二醇100份加入超聲波分散機，在頻率為50KHz超聲分散50min，得石墨烯混合液；S2:在石墨烯混合液中加入碳酸鋰20份、稀土混合物、稀土混合物、氧化鉬、氧化鈷和剩余的聚乙二醇，繼續超聲波分散30min，得導電漿料；S3:將上述導電漿料輸送至注射器中在流速為0.5mL/h、電壓為20KV和針頭直徑為0.5mm的條件下進行靜電紡絲后，即得鋰電池使用的導電漿料。實施例2一種鋰電池用石墨烯導電漿料，由以下重量份數比的原料組成：石墨烯45份、稀土混合物4份、氧化鉬5份、氧化鈷3份、二甲亞砜100份、聚氧乙烯硬脂酸酯5份、聚氧乙烯丙三醇硼酸酯脂肪酸酯3份、十二烷基酚聚氧乙烯醚5份和十甲基環五硅氧烷4份。所述稀土混合物由質量比為2.5:1:0.5的鑭、釔和釤組成。本例導電漿料的制備在稱量各組分原料前先將原料研磨至150目，其制備過程包括以下步驟：S1:按照重量份數比計，將石墨烯、聚氧乙烯硬脂酸酯、聚氧乙烯丙三醇硼酸酯脂肪酸酯、十二烷基酚聚氧乙烯醚和十甲基環五硅氧烷和二甲亞砜80份加入超聲波分散機，在頻率為40KHz超聲分散60min，得石墨烯混合液；S2:在石墨烯混合液中加入氫氧化鋰25份、稀土混合物、稀土混合物、氧化鉬、氧化鈷和剩余的聚乙二醇，繼續超聲波分散25min，得導電漿料；S3:將上述導電漿料輸送至注射器中在流速為0.2mL/h、電壓為25KV和針頭直徑為0.2mm的條件下進行靜電紡絲后，即得鋰電池使用的導電漿料。實施例3一種鋰電池用石墨烯導電漿料，由以下重量份數比的原料組成：石墨烯55份、稀土混合物5份、氧化鉬7份、氧化鈷2份、乙醇180份、聚氧乙烯硬脂酸酯8份、聚氧乙烯丙三醇硼酸酯脂肪酸酯2.5份、十二烷基酚聚氧乙烯醚4份和十甲基環五硅氧烷7份。所述稀土混合物由質量比為3:1:本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種鋰電池用石墨烯導電漿料，其特征在于：所述導電漿料由以下重量份數比的原料組成：石墨烯40?60份、稀土混合物3?5份、氧化鉬4?8份、氧化鈷2?5份、溶劑100?200份、聚氧乙烯硬脂酸酯5?10份、聚氧乙烯丙三醇硼酸酯脂肪酸酯2?5份、十二烷基酚聚氧乙烯醚1?6份和十甲基環五硅氧烷4?8份。

【技術特征摘要】
1.一種鋰電池用石墨烯導電漿料，其特征在于：所述導電漿料由以下重量份數比的原料組成：石墨烯40-60份、稀土混合物3-5份、氧化鉬4-8份、氧化鈷2-5份、溶劑100-200份、聚氧乙烯硬脂酸酯5-10份、聚氧乙烯丙三醇硼酸酯脂肪酸酯2-5份、十二烷基酚聚氧乙烯醚1-6份和十甲基環五硅氧烷4-8份。2.根據權利要求1所述鋰電池用石墨烯導電漿料，其特征在于：所述稀土混合物為鑭、釔和釤組成。3.根據權利要求2所述鋰電池用石墨烯導電漿料，其特征在于：所述稀土混合物中鑭、釔和釤的質量比為1-3:0.2-1:0.5-2。4.根據權利要求1所述鋰電池用石墨烯導電漿料，其特征在于：所述溶劑為聚乙二醇、乙醇、乙酸乙酯、二甲亞砜中的一種或多種組合。5.根據權利要求1所述鋰電池用石墨烯導電漿料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：S1:按照重量份數比計，將石墨烯40-60份、聚氧乙烯硬脂酸酯5-10份、聚氧乙烯丙三醇硼酸酯脂肪酸酯2-5份、十二烷基酚聚氧乙烯醚1-6份和十甲基環五硅氧烷4-8份和...

【專利技術屬性】
技術研發人員：何亞龍，
申請(專利權)人：何亞龍，
類型：發明
國別省市：甘肅,62