石墨烯导电液及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯导电液及其制备方法与应用。本发明专利技术石墨烯导电液包括的重量百分比组分有：石墨烯0.5-20％、分散剂0.1-5％、稳定剂0.1-5％、润湿剂0.1-5％、溶剂70-99％。其制备方法包括的步骤有：按照本发明专利技术石墨烯导电液所含的成分分别称取对应各原料；将称取的分散剂溶解在溶剂中，配制形成混合溶液A；向所述混合溶液A中加入称取的石墨烯和润湿剂进行混料处理，形成混合液B；将所述混合液B进行分散处理后加入稳定剂进行再次混料处理。本发明专利技术石墨烯导电液能使石墨烯能够均匀分散，且能够使得本发明专利技术石墨烯导电液体系长时间保持稳定，其制备方法工艺简单，条件易控。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯导电液及其制备方法与应用
本专利技术属于导电剂
，特别涉及一种石墨烯导电液及其制备方法与应用。
技术介绍
导电剂是为了保证电极具有良好的充放电性能，在极片制作时通常加入一定量的导电物质，在活性物质之间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用，以减小电极的接触电阻加速电子的移动速率，同时也能有效地提高锂离子在电极材料中的迁移速率，从而提高电极的充放电效率。因此，导电剂在锂离子电池中越来越得到了广泛的应用。目前用于锂离子电池的导电剂主要包括炭黑、石墨、碳纳米管、碳纳米纤维和石墨烯等。目前这些导电剂常规的用法是直接添加到正负极材料中进行分散，在实际应用过程中发现，该直接添加的方法存在导电剂分散不均的问题，从而严重影响了锂离子电池电极的导电性能以及电池的充放电效率。例如，石墨烯在直接添加至正负极材料后，虽然石墨烯是面接触导电剂，导电性能佳，但是其对分散要求过高，而导致其在电极中分散不均，从而严重影响了锂离子电池的充放电效率等性能。为了克服该导电剂分散均匀或难于分散等问题，当前公开了一种导电液，其将导电功能体分散至极性溶剂中，其中，该导电功能体主要是碳纳米管，也可以复合:碳黑、乙炔黑、碳纤维、导电石墨中的一种或一种以上。但是研究发现，如果将石墨烯替代导电功能体后分散至该分散体系中后发现，无法使得石墨烯均匀分散，且分散体系极为不稳定。推测其原因可能是因为石墨烯自身特定的结构特征导致的，因此，如何研发一种能够使得石墨烯均匀分散且分散体系稳定的导电液是本专利技术探讨的重点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种石墨烯导电液及其制备方法，以克服现有导电液体系无法实现石墨烯均匀分散和分散体系稳定性差的技术问题。本专利技术的另一目的提供本专利技术石墨烯导电液的应用，旨在克服现有导电剂在应用中分散困难的技术问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：一种石墨烯导电液，包括如下重量百分比的组分：其中，所述溶剂选用N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃中的一种或两种以上的混合物溶剂。以及，一种石墨烯导电液的制备方法，包括如下工艺步骤：按照本专利技术石墨烯导电液所含的成分分别称取对应各原材料；将称取的分散剂溶解在溶剂中，配制形成混合溶液A；向所述混合溶液A中加入称取的石墨烯和润湿剂进行混料处理，形成混合液B；将所述混合液B进行分散处理后加入稳定剂进行再次混料处理。以及，本专利技术石墨烯导电液在锂离子二次电池、涂料、航空、橡胶、通讯、电子、新能源领域中的应用。上述本专利技术石墨烯导电液根据石墨烯自身结构特性配制分散体系，使石墨烯能够均匀分散，且能够使得本专利技术石墨烯导电液体系长时间保持稳定。另外，本专利技术石墨烯导电液以石墨烯为导电功能体，从而使得本专利技术公开的石墨烯导电液具有优异的导电性。上述本专利技术石墨烯导电液制备方法只需按照成分及比例将各原料按照次序依次混料分散处理即可，其制备方法工艺简单，条件易控，对设备要求低。正是由于本专利技术石墨烯导电液中石墨烯分散均匀，分散体系稳定，且具有优异的导电性能，因此，本专利技术石墨烯导电液能够有效在锂离子二次电池、涂料、航空、橡胶、通讯、电子、新能源领域中的应用。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供一种石墨烯分散均匀、分散体系稳定的石墨烯导电液。该石墨烯导电液包括包如下重量百分比的组分：具体地，上述石墨烯导电液中的石墨烯作为导电功能体，赋予本专利技术实施例石墨烯导电液优异的导电性能。为了保证本专利技术实施例石墨烯导电液优异导电性能的基础上，使得石墨烯能够在本专利技术石墨烯导电液中均匀分散，并具有良好的稳定性能，在一实施例中，该石墨烯在本专利技术实施例石墨烯导电液中的重量百分比含量为2-10％，在具体实施例中，该石墨烯在本专利技术实施例石墨烯导电液中的重量百分比含量为5％。在另一实施例中，所述石墨烯选用单层石墨烯，双层石墨烯，少层石墨烯中的至少一种，其中，石墨烯的层数为1-10层，因此，少层石墨烯为3-10层。在又一实施例中，该石墨烯的厚度控制为0.3-5nm。上述石墨烯导电液中的分散剂、稳定剂和润湿剂与溶剂互溶，并一起构成了石墨烯的分散体系，该分散体系保证了石墨烯的均匀分散和分散体系的稳定性。因此，上述石墨烯导电液中的溶剂选用N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃中的一种或两种以上的混合物溶剂。在上述溶剂的基础上，在一实施例中，该分散剂选用聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇醚、高分子量嵌段聚合物、高分子量聚氨酯中的一种或两种以上的混合物。在一些具体实施例中，该高分子量嵌段聚合物选用聚乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚乙二醇-丙烯酸-异丁烯基醚聚合物、聚乙二醇-丁二烯聚合物中的一种或两种以上的混合物。该高分子量嵌段聚合物的重均分子量范围是104-106。在另一些具体实施例中，该高分子量聚氨酯选用重均分子量为2000-10000的聚氨酯，在本专利技术实施例中，该高分子量聚氨酯的具体种类可以是常规的。在另一实施例中，润湿剂选用烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸、磷酸酯、聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪酸醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物中的一种或两种以上的混合物。在一些具体实施例中，该烷基硫酸盐选用十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸铵、烷基硫酸酯、十二烷基二乙醇铵盐中的至少一种，磺酸盐选用烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种，脂肪酸选用脂肪酸磺烷基酰胺、月桂酸、亚麻酸中的至少一种，磷酸酯选用烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钠、烷基磷酸酯钠、烷基磷酸酯钾中的至少一种。在又一实施例中，稳定剂选用聚偏氟乙烯、沥青、偏二氟乙烯的均聚物、聚偏二氟乙烯共聚物、六氟丙烯的共聚物中的一种或两种以上的混合物。上述实施例中的选用的分散剂、稳定剂、润湿剂能够与上述选用的溶剂一起形成稳定的分散体系，从而保证石墨烯的均匀分散和分散体系的稳定性能。与此同时，能够使得上述实施例石墨烯导电液在应用中与其他组分进行混合物料处理过程中使得石墨烯以及其他物料均匀分散。如将上述各实施例石墨烯导电液用于锂离子电池中时，能与电极材料以及其他辅料进行均匀混合形成均匀分散的电极浆料，从而使得石墨烯与电极材料以及其他辅料在浆料中均匀分散，从而有效提高了电极的导电性能，从而能显著提高锂离子电池的电化学性能。具体如下文表1所示。因此，上述各实施例中的石墨烯导电液根据石墨烯自身结构特性，将分散剂、稳定剂、润湿剂溶解于特定的溶剂中形成分散体系，从而使石墨烯能够均匀分散，且能够使得本专利技术石墨烯导电液体系长时间保持稳定。另外，通过优化分散剂、稳定剂、润湿剂所选用的化合物种类，实现进一步提高分散体系的稳定性和提高石墨烯的分散均匀性。另外，上述各实施例中的石墨烯导电液还具有优异的导电性。相应地，本专利技术实施例还提供了上述石墨烯导电液的制备方法。该石墨烯导电液制备方法包括如下步骤：步骤S01：按照上文所述的本专利技术实施例石墨烯导电液所含的成分分别称取对应各原材料；步骤S02：将称取的分散剂溶解在溶剂中，配制形成混合溶液A；步骤S03：向步骤S02中配制的混合溶液A中加入称取的石墨烯和润湿剂进行混料处理，形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯导电液，包括如下重量百分比的组分：其中，所述溶剂选用N‑甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃中的一种或两种以上的混合物溶剂。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯导电液，包括如下重量百分比的组分：其中，所述溶剂选用N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃中的一种或两种以上的混合物溶剂；所述石墨烯导电液由包括如下步骤的制备方法制备：按照所述石墨烯导电液所含的成分分别称取对应各原材料；将称取的分散剂溶解在溶剂中，配制形成混合溶液A；向所述混合溶液A中加入称取的石墨烯和润湿剂进行混料处理，形成混合液B；将所述混合液B进行分散处理后加入稳定剂进行再次混料处理。2.根据权利要求1所述的石墨烯导电液，其特征在于：所述分散剂选用聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇醚、高分子量嵌段聚合物、高分子量聚氨酯中的一种或两种以上的混合物。3.根据权利要求1所述的石墨烯导电液，其特征在于：所述润湿剂选用烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸、磷酸酯、聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪酸醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物中的一种或两种以上的混合物。4.根据权利要求1所述的石墨烯导电液，其特征在于：所述稳定剂选用聚偏氟乙烯、沥青、偏二氟乙烯的均聚物中的一种或两种以上的混合物。5.根据权利要求1所述的石墨烯导电液，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令涌，尚伟丽，陈玲震，
申请(专利权)人：深圳市德方纳米科技股份有限公司，佛山市德方纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44