一种石墨烯锂离子电池导电剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯锂离子电池导电剂的制备方法，包括以下步骤：(1)制备的石墨烯材料；(2)制备粘结剂/溶剂混合液；(3)向粘结剂/溶剂混合液中添加石墨烯材料，制备得到石墨烯浆料；(4)向制得的石墨烯浆料中添加其他导电成分，充分搅拌混合，然后将浆料转移到均质乳化机中进行分散，得到石墨烯锂离子电池导电剂。该导电剂可作为正极导电添加剂应用于锂离子电池，使得所得电池具有容量高、库伦效率高、循环稳定性好等特性。

A conductive agent for graphene lithium ion battery and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯锂离子电池导电剂及其制备方法
本专利技术属于锂电池导电剂的
，具体涉及一种石墨烯锂离子电池导电剂及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有容量高，循环寿命长，无污染，安全性好等特性，已经越来越多的应用于便携电子产品和动力电池领域。在电动车发展和可再生资源探索的推动下，化学电源的研究需要更高的储能和能量转换设备，同时还要具有高比能量、高比功率、长寿命。目前，锂离子电池中常用的磷酸铁锂、三元材料等活性材料本身的电导率不是很高，且相互之间存在较大的接触电阻，因此在活性材料中需要加入具有高电导率的添加剂以提高活性材料之间的电子迁移速率。现有技术中的锂离子电池主要使用的导电添加剂还是导电石墨、乙炔黑和碳纳米管。导电石墨虽然价格便宜，却难以满足电池在高倍率下的持续充放电；乙炔黑是目前使用最为广泛的导电添加剂，价格低廉，但是为了达到增强活性物质互相接触的目的，所需要的添加量较大，结果造成电极容量的下降；碳纳米管与乙炔黑相比，具有更加的导电性能且添加量更少，但是其价格昂贵，并且添加至活性材料中存在分散困难的缺点，从而阻碍了其进一步应用。石墨烯是一种二维单分子层材料，具有高的比表面积，高的导电性能，与导电石墨、SuperP等三维导电颗粒、一维的碳纳米管不同，其容易包裹活性材料颗粒，从而形成面面接触，同时也容易形成三维的导电网络，其高导电性也有助于改善电极导电性差的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供容量高、循环性能好的一种石墨烯锂离子电池导电剂及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种石墨烯锂离子电池导电剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：通过机械剥离方法制备的石墨烯材料；步骤2：按重量份数计，将0.5～5份粘结剂添加到87～98.2份的溶剂中，在高速机械搅拌机中搅拌混合0.5h～2h，以充分混合均匀，得到粘结剂/溶剂混合液；步骤3：按重量份数计，向步骤2中已经混合好的粘结剂/溶剂混合液中添加1～5份步骤1制备的石墨烯材料，持续搅拌混合1h～2h，得到石墨烯浆料；步骤4：按重量份数计，向步骤3所得的石墨烯浆料中添加0.3～3份的其他导电成分，充分搅拌混合0.5h～1h，然后将浆料转移到均质乳化机中进行分散3h～6h，得到石墨烯锂离子电池导电剂。优选地，所述步骤1中的石墨烯材料厚度为1-10个原子层，片层大小5-20μm。更优选地，所述步骤1中石墨烯材料为单原子层，片层10μm。优选地，所述步骤2中粘结剂为聚偏氟乙烯、聚丙烯酸、丁苯橡胶或聚乙烯醇的一种或者几种。更优选地，所述步骤2中粘结剂为聚偏氟乙烯，添加量为2重量份。优选地，所述步骤2中溶剂为N-甲基吡咯烷酮和/或N,N-二甲基甲酰胺。更优选地，所述步骤2中溶剂为N-甲基吡咯烷酮，添加量为90重量份。优选地，所述步骤4中的其他导电成分为导电炭黑、乙炔黑或碳纳米管中的一种或者几种。更优选地，所述步骤4中的其他导电成分为碳纳米管，添加量为3重量份。本专利技术还提供了上述方法制备的石墨烯锂离子电池导电剂。优选地，所述的石墨烯锂离子电池导电剂所针对的电极材料体系为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料中的任意一种。本专利技术所制得石墨烯锂离子电池导电剂综合了石墨烯的各种优势，这种层状复合材料可作为正极导电添加剂应用于锂离子电池，使得所得电池具有容量高、库伦效率高、循环稳定性好等特性。相比于现有技术，本专利技术的优点在于：用较为简便的步骤将石墨烯很好的包覆了电极材料，形成面面接触，解决了电极材料点点接触的弊端，提高了正极活性材料的导电性，使得最终电极材料比容量高、库伦效率高、循环性能好，使复合材料获得了更高的比容量和更好的循环性能。附图说明图1为石墨烯材料作为导电剂用于电极材料时的结构示意图；图2为石墨烯作为导电剂复合的电极材料的扫描电子显微镜图；图3为石墨烯导电剂复合的电极材料拉曼图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1本实施例提供了一种石墨烯锂离子电池导电剂的制备方法，具体步骤如下：步骤1：通过机械剥离方法制备的高品质石墨烯材料，其厚度为1个原子层，片层10μm；步骤2：按重量份数计，将2份聚偏氟乙烯添加到92份的N-甲基吡咯烷酮中，在高速机械搅拌机中搅拌混合2h，以充分混合均匀，得到粘结剂/溶剂混合液；步骤3：按重量份数计，向步骤2中已经混合好的粘结剂/溶剂混合液中添加3份步骤1制备的石墨烯材料，持续搅拌混合2h，得到石墨烯浆料；步骤4：按重量份数计，向步骤3所得的石墨烯浆料中添加3份的碳纳米管，充分搅拌混合1h，然后将浆料转移到均质乳化机中进行分散6h，得到石墨烯锂离子电池导电剂。将制备得到的石墨烯锂离子电池导电剂包覆在正极活性材料上实现面面接触，同时提高正极活性材料的颗粒的导电能力，所述的正极活性材料为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料中的任意一种。实施例2本实施例提供了一种石墨烯锂离子电池导电剂的制备方法，具体步骤如下：步骤1：通过机械剥离方法制备的高品质石墨烯材料，其厚度为10个原子层，片层5μm；步骤2：按重量份数计，将0.5份聚丙烯酸添加到98.2份的N-甲基吡咯烷酮中，在高速机械搅拌机中搅拌混合0.5h，以充分混合均匀，得到粘结剂/溶剂混合液；步骤3：按重量份数计，向步骤2中已经混合好的粘结剂/溶剂混合液中添加1份步骤1制备的石墨烯材料，持续搅拌混合1h，得到石墨烯浆料；步骤4：按重量份数计，向步骤3所得的石墨烯浆料中添加0.3份的乙炔黑，充分搅拌混合0.5h，然后将浆料转移到均质乳化机中进行分散3h，得到石墨烯锂离子电池导电剂。将制备得到的石墨烯锂离子电池导电剂包覆在正极活性材料上实现面面接触，同时提高正极活性材料的颗粒的导电能力，所述的正极活性材料为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料中的任意一种。实施例3本实施例提供了一种石墨烯锂离子电池导电剂的制备方法，具体步骤如下：步骤1：通过机械剥离方法制备的高品质石墨烯材料，其厚度为1个原子层，片层20μm；步骤2：按重量份数计，将5份丁苯橡胶添加到87份的N-甲基吡咯烷酮中，在高速机械搅拌机中搅拌混合2h，以充分混合均匀，得到粘结剂/溶剂混合液；步骤3：按重量份数计，向步骤2中已经混合好的粘结剂/溶剂混合液中添加5份步骤1制备的石墨烯材料，持续搅拌混合2h，得到石墨烯浆料；步骤4：按重量份数计，向步骤3所得的石墨烯浆料中添加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯锂离子电池导电剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：通过机械剥离方法制备的石墨烯材料；/n步骤2：按重量份数计，将0.5～5份粘结剂添加到87～98.2份的溶剂中，在高速机械搅拌机中搅拌混合0.5h～2h，以充分混合均匀，得到粘结剂/溶剂混合液；/n步骤3：按重量份数计，向步骤2中已经混合好的粘结剂/溶剂混合液中添加1～5份的步骤1制备的石墨烯材料，持续搅拌混合1h～2h，得到石墨烯浆料；/n步骤4：按重量份数计，向步骤3所得的石墨烯浆料中添加0.3～3份的其他导电成分，充分搅拌混合0.5h～1h，然后将浆料转移到均质乳化机中进行分散3h～6h，得到石墨烯锂离子电池导电剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯锂离子电池导电剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：通过机械剥离方法制备的石墨烯材料；
步骤2：按重量份数计，将0.5～5份粘结剂添加到87～98.2份的溶剂中，在高速机械搅拌机中搅拌混合0.5h～2h，以充分混合均匀，得到粘结剂/溶剂混合液；
步骤3：按重量份数计，向步骤2中已经混合好的粘结剂/溶剂混合液中添加1～5份的步骤1制备的石墨烯材料，持续搅拌混合1h～2h，得到石墨烯浆料；
步骤4：按重量份数计，向步骤3所得的石墨烯浆料中添加0.3～3份的其他导电成分，充分搅拌混合0.5h～1h，然后将浆料转移到均质乳化机中进行分散3h～6h，得到石墨烯锂离子电池导电剂。


2.如权利要求1所述的石墨烯锂离子电池导电剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的石墨烯材料厚度为1-10个原子层，片层5-20μm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁勇，丁古巧，王健，
申请(专利权)人：上海超碳石墨烯产业技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31