聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料、导电浆料、制备方法和应用技术

本申请涉及导电材料技术领域，特别涉及一种聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料、导电浆料、制备方法和应用。方法包括：制备石墨烯/偏氟乙烯单体混合液；将得到的石墨烯/偏氟乙烯单体混合液、去离子水、乳化剂和pH调节剂置于真空反应腔室中混合均匀；在预设温度下，向真空反应腔室内通入偏氟乙烯气体单体，向混合液中加入引发剂，在预设压力下聚合反应第一预设时间；再匀速加入引发剂和分子调节剂，聚合反应第二预设时间；回收残留偏氟乙烯气体单体，冷却后得到复合材料乳液；向复合材料乳液中加入破乳剂，过滤并真空干燥后得到聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料。本申请能够有效提升复合材料和导电浆料的力学性能和电学性能，显著优化离子电池性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料、导电浆料、制备方法和应用


[0001]本申请涉及导电材料
，特别涉及一种聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料、导电浆料、制备方法和应用。

技术介绍

[0002]导电浆料是离子电池的重要组成部分，虽然其在电池中所占的分量较小，但很大程度的影响着离子电池的性能，对电池循环性能和容量发挥等有重要的作用。目前，相关技术中主要通过聚乙烯吡咯烷酮分散剂对导电石墨烯进行分散，来制成导电浆料，或者直接利用粘结剂分散石墨烯，进而制成直接粘结在电极上的导电剂。但是，前一种方式中，石墨烯的分散不均匀且易沉淀，进而影响电池包装和性能的一致性，且不耐高压，不适用于日趋主流的高电压电池体系；后一种方式中的粘结剂不具有石墨烯的分散能力，只能起到物理阻隔的作用，同样会带来分散不均匀而沉淀问题。因此，亟需提供一种改进的技术方案，以克服上述现存问题。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的上述问题，本申请提供一种聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料、导电浆料、制备方法和应用，具体技术方案如下：
[0004]一方面，本申请提供一种聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料的制备方法，所述方法包括：
[0005]S1：将石墨烯、氧化石墨烯和功能石墨烯中的至少一种均匀分散至偏氟乙烯单体溶液中，得到石墨烯/偏氟乙烯单体混合液；
[0006]S2：将所述石墨烯/偏氟乙烯单体混合液、去离子水、乳化剂和pH调节剂置于真空反应腔室中，并混合均匀；
[0007]S3：在预设温度下，向所述真空反应腔室内通入偏氟乙烯气体单体，并向步骤S2得到的混合液中加入引发剂，在预设压力条件下聚合反应第一预设时间；
[0008]S4：向步骤S3得到的混合液中匀速加入引发剂和分子调节剂，并在恒温恒压条件下，聚合反应第二预设时间；回收所述真空反应腔室中残留的偏氟乙烯气体单体，冷却后得到聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料乳液；
[0009]S5：向所述聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料乳液中加入破乳剂，混合均匀，得到复合材料破乳物，过滤并真空干燥后得到聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料。
[0010]具体的，步骤S1中加入的所述石墨烯、氧化石墨烯和功能石墨烯中的至少一种，与所述偏氟乙烯单体溶液的重量比为(0.05～15):100。
[0011]具体的，所述预设温度为70～140℃，所述预设压力为2.5～12Mpa，所述第一预设时间为8
‑
25min，所述第二预设时间为0.5
‑
2.5h。
[0012]可选的，所述引发剂包括无机过氧化物、有机过氧化物、烷基过氧化碳酸酯或偶氮化合物中的至少一种；所述引发剂在步骤S3和步骤S4中的添加总量与所述偏氟乙烯单体溶
液的重量比为(0.005～1.0):100；步骤S4中引发剂的添加量为步骤S3中引发剂的添加量的1.5
‑
4倍。
[0013]可选的，所述乳化剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚氧化乙烯基醚类、聚氧化乙烯基多元醇羧酸酯类和多元醇羧酸酯类中的至少一种；所述乳化剂与所述偏氟乙烯单体溶液的重量比为(0.3～5):100。
[0014]可选的，所述破乳剂包括氯化钠溶液、氯化钾溶液、氯化镁溶液、氯化钙溶液、硫酸镁溶液和稀盐酸中的至少一种；所述破乳剂的质量浓度为10～50％，所述破乳剂与所述偏氟乙烯单体溶液的质量比为(0.05～5.0):100。
[0015]可选的，所述分子调节剂包括丙酮、乙酸乙酯、二乙醚、异丙醇和氯仿中的至少一种；所述分子调节剂的质量浓度为1
‑
10％；所述分子调节剂与所述偏氟乙烯单体溶液的质量比为(0.01～5.0):100。
[0016]另一方面，本申请提供一种聚偏氟乙烯/石墨烯导电浆料的制备方法，所述方法包括：
[0017]将0.5
‑
15重量份的聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料和0.3
‑
15重量份的碳导电剂加入80
‑
99重量份的有机溶剂中，混合均匀，得到预混料；
[0018]将所述预混料研磨3
‑
5h，得到聚偏氟乙烯/石墨烯导电浆料；
[0019]所述聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料为采用权上述的制备方法制得。
[0020]另一方面，本申请提供一种聚偏氟乙烯/石墨烯导电浆料，所述导电浆料采用上述的方法制得，包括：聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料0.5
‑
15重量份，碳导电剂0.3
‑
15重量份和有机溶剂80
‑
99份。
[0021]另一方面，本申请提供一种离子电池，包括导电剂，所述导电剂中包括上述方法所制得的聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料，或上述的聚偏氟乙烯/石墨烯导电浆料。
[0022]基于上述技术方案，本申请具有以下有益效果：
[0023](1)通过原位乳液聚合的方法制备聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料，石墨烯材料在聚偏氟乙烯聚合物基材中可以达到纳米尺度的均匀分散，有效提升该复合材料的导电、导热、机械稳定性等力学性能和电学性能。并且，通过预先配制石墨烯/偏氟乙烯单体溶液，能够使偏氟乙烯单体充分润湿预石墨烯、氧化石墨烯或功能石墨烯的表面，以使石墨烯、氧化石墨烯或功能石墨烯表面吸附疏水基团，从而得到亲油改性的石墨烯、氧化石墨烯或功能石墨烯，有效隔绝水分子，确保在聚合反应过程中，石墨烯、氧化石墨烯或功能石墨烯能够全部参与反应而不残留在水中，提高原料利用率、产物中石墨烯的分散均匀性和稳定性。
[0024](2)本申请利用制得的聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料提供了一种聚偏氟乙烯/石墨烯导电浆料及其制备方法，显著改善现有石墨烯在导电浆料中分散困难、片层容易堆积和导电性差的问题，从而使制备得到的导电浆料适用于高电压体系，并有效提高电池的理论容量以及循环寿命。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其
它附图。
[0026]图1：本申请实施例提供的聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料的制备方法的流程示意图；
[0027]图2：本申请实施例提供的聚偏氟乙烯/石墨烯导电浆料的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0029]对于以下定义的术语，除非在权利要求书或本说明书中的其他地方给出一个不同的定义，否则应当应用这些定义。所有数值无论是否被明确指示，在此均被定义为由术语“约”修饰。术语“约”大体上是指一个数值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：S1：将石墨烯、氧化石墨烯和功能石墨烯中的至少一种均匀分散至偏氟乙烯单体溶液中，得到石墨烯/偏氟乙烯单体混合液；S2：将所述石墨烯/偏氟乙烯单体混合液、去离子水、乳化剂和pH调节剂置于真空反应腔室中，并混合均匀；S3：在预设温度下，向所述真空反应腔室内通入偏氟乙烯气体单体，并向步骤S2得到的混合液中加入引发剂，在预设压力条件下聚合反应第一预设时间；S4：向步骤S3得到的混合液中匀速加入引发剂和分子调节剂，并在恒温恒压条件下，聚合反应第二预设时间；回收所述真空反应腔室中残留的偏氟乙烯气体单体，冷却后得到聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料乳液；S5：向所述聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料乳液中加入破乳剂，混合均匀，得到复合材料破乳物，过滤并真空干燥后得到聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料。2.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中加入的所述石墨烯、氧化石墨烯和功能石墨烯中的至少一种，与所述偏氟乙烯单体溶液的重量比为(0.05～15):100。3.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述预设温度为70～140℃，所述预设压力为2.5～12Mpa，所述第一预设时间为8
‑
25min，所述第二预设时间为0.5
‑
2.5h。4.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂包括无机过氧化物、有机过氧化物、烷基过氧化碳酸酯或偶氮化合物中的至少一种；所述引发剂在步骤S3和步骤S4中的添加总量与所述偏氟乙烯单体溶液的重量比为(0.005～1.0):100；步骤S4中引发剂的添加量为步骤S3中引发剂的添加量的1.5
‑
4倍。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述乳化剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚氧化乙烯基醚类、聚氧化乙烯基多元醇羧酸酯类和...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪江彬，黄卫明，方崇卿，林丽萍，黄昌荣，林建斌，王佑安，庄重建，孙东升，
申请(专利权)人：厦门凯纳石墨烯技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：