一种碳量子点复合正极导电剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及碳量子点材料制备技术领域，尤其涉及涉及一种碳量子点复合正极导电剂及其制备方法。以所述碳量子点复合正极导电剂的重量份计，包含以下原料：碳量子点80

【技术实现步骤摘要】
一种碳量子点复合正极导电剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及碳量子点材料制备
，尤其涉及IPC H01M4领域，更具体地，涉及一种碳量子点复合正极导电剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，人们对于锂离子电池的需求越来越高，正极材料作为锂离子电池的一部分，其性能直接影响着锂离子电池的性能。为了提高锂离子电池正极材料的性能，会在正极材料制作过程中加入导电剂，导电剂虽然可以分散在正极材料里，提高材料导电性，但是传统的导电剂如导电石墨、炭黑等导电性能有限，也很难均匀地分散在电极中，且导电剂本身不具备电化学活性，加入过量也会影响电极和锂离子电池的性能。
[0003]而碳量子点作为一种新型的0D类球状碳纳米材料，不仅具有传统半导体金属量子点的特征，还具有制备简单、易于功能化等优点。通过将碳纤维与碳量子点复合，制备性能优异的碳量子点复合正极导电剂，不仅能增大碳纤维的比表面积和机械强度，还能增加电活性物质的结合位点，有利于电解液的流动和离子传输，具有高电化学活性。
[0004]现有技术中，申请公布号为CN113471427A的专利申请文件，公开了碳量子点和石墨烯复合材料及其制备方法和应用，所述复合材料以无水柠檬酸为有机碳，六水合三氯化铁为催化剂，通过简便的催化石墨法合成。该复合材料组装成的电容器循环稳定性能较好，但是比容量低，限制了其在锂离子电池中的应用。
[0005]申请公布号为CN109244422A的专利申请文件，公开了一种碳量子点/CNTs复合正极导电剂及其制备方法，所述正极导电剂通过将CNTs浆料、柠檬酸和乙二胺分散于水中，水热反应结束后透析，即得。该正极导电剂制备的锂离子电池循环400次后容量保持率较低，表明其循环稳定性较差，限制了其在锂离子电池中的应用。
[0006]申请人发现，传统的导电剂导电性能有限，也很难均匀地分散在电极中，且导电剂本身不具备电化学活性，加入过量也会影响电极和锂离子电池的性能。因此，需要一种正极导电剂，加入少量在正极材料中，既可以提高正极材料的导电性能和锂离子电池的电化学活性，还能保持良好的循环稳定性。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本专利技术第一方面，提供了一种碳量子点复合正极导电剂，其制备原料包括：碳量子点、碳纤维。
[0008]所述碳量子点，按重量份计，其制备原料包括：有机碳80
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160份、强酸8
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18份、助剂0.1
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3份、第一溶剂370
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470份、分散剂0.1
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0.8份；所述碳纤维，按重量份计，其制备原料包括：丙烯腈5
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15份、共聚单体0.01
‑
0.5份、引发剂0.01
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0.5份、第二溶剂50
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80份。
[0009]优选的，所述碳量子点复合正极导电剂，包含以下原料：碳量子点、碳纤维；所述碳量子点，按重量份计，其制备原料包括：有机碳80
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120份、强酸8
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14份、助剂1
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3份、第一溶剂370
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450份、分散剂0.1
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0.5份；所述碳纤维，按重量份计，其制备原料包括：丙烯腈8
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13份、
共聚单体0.01
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0.3份、引发剂0.01
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0.3份、第二溶剂50
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70份。
[0010]优选的，所述有机碳选自柠檬酸及其酯、氨基葡萄糖、小分子醇、油脂、脲、氨基酸、甘蔗(SACCHARUM OFFICINARUM L.)提取物、葡萄糖酸脂中的一种或多种；进一步的，为甘蔗(SACCHARUM OFFICINARUM L.)提取物。
[0011]优选的，所述的甘蔗(SACCHARUM OFFICINARUM L.)提取物可为市售，例如供应商西安瑞尔丽生物工程有限公司生产的甘蔗(SACCHARUM OFFICINARUM L.)提取物10
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1。
[0012]优选的，所述强酸选自浓硫酸、浓硝酸、高氯酸、硒酸、氯酸、亚氯酸、浓高氯酸、高锰酸、高氙酸中的一种或多种；进一步的，为浓硫酸和浓硝酸；进一步的，所述浓硫酸和浓硝酸的质量比为(2
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5)：1；进一步的，为3:1。
[0013]所述浓硫酸为含量为98％的浓硫酸水溶液；所述浓硝酸为含量为68％的浓硝酸水溶液。
[0014]优选的，所述助剂选自浓氨溶液、氢氧化钠、碳酸氢钠、磷酸盐缓冲液中的一种或多种；进一步的，为氢氧化钠。
[0015]优选的，所述第一溶剂选自丙醇、乙醇、异丙醇、丙酮、甲醇、异丙酮、碳酸丙烯酯、甲基丁酮、甲基异丁酮中的一种或多种；进一步的，为乙醇和异丙醇；进一步的，所述乙醇和异丙醇的质量比为(2
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5)：1；进一步的，所述乙醇和异丙醇的质量比为3：1。
[0016]所述有机碳与第一溶剂的质量比为1：(1
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5)；优选的，为1：4。
[0017]优选的，所述分散剂的羟值为70
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120mgKOH/g，平均分子量为600
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3000。
[0018]优选的，所述分散剂选自聚乙二醇、多聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或多种；进一步的，为聚乙二醇；更进一步的，为PEG
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1500。
[0019]优选的，所述的PEG
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1500可为市售，例如供应商日本三洋公司生产的PEG
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1000。
[0020]优选的，所述共聚单体选自为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸和衣康酸中的一种或多种；优选的，为丙烯酸甲酯。
[0021]优选的，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的一种或多种；优选的，为偶氮二异丁酸二甲酯。
[0022]优选的，所述第二溶剂选自硫氰酸钠、二甲基亚砜、硝酸、丙酮、N，N
‑
二甲基甲酰胺、去离子水中的一种或多种；优选的，为二甲基亚砜，N,N
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二甲基甲酰胺和去离子水的混合溶液；进一步的，所述二甲基亚砜，N,N
‑
二甲基甲酰胺和去离子水的质量比为(1
‑
10)：1：(1
‑
4)；进一步的，为3:1:2。
[0023]优选的，所述丙烯腈和共聚单体的质量比为(55
‑
75):1；优选的，为50:1。
[0024]优选的，所述碳量子点与碳纤维的质量比为(40
‑
70)：1；优选的，为60:1。
[0025]申请人意外发现，选用质量比为(2
‑
5)：1的乙醇和异丙醇作为第一溶剂，当有机碳与溶剂的质量比为1:(1
‑
5)时，制得的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳量子点复合正极导电剂，其特征在于，包含以下原料：碳量子点、碳纤维；所述碳量子点，按重量份计，其制备原料包括：有机碳80
‑
160份、强酸8
‑
18份、助剂0.1
‑
3份、第一溶剂370
‑
470份、分散剂0.1
‑
0.8份；所述碳纤维，其制备原料包括：丙烯腈5
‑
15份、共聚单体0.01
‑
0.5份、引发剂0.01
‑
0.5份、第二溶剂50
‑
80份。2.根据权利要求1所述的一种碳量子点复合正极导电剂，其特征在于，所述碳量子点，按重量份计，其制备原料包括：有机碳80
‑
120份、强酸8
‑
14份、助剂1
‑
3份、第一溶剂370
‑
450份、分散剂0.1
‑
0.5份；所述碳纤维，按重量份计，其制备原料包括：丙烯腈8
‑
13份、共聚单体0.01
‑
0.3份、引发剂0.01
‑
0.3份、第二溶剂50
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70份。3.根据权利要求1或2所述的一种碳量子点复合正极导电剂，其特征在于，所述分散剂选自聚乙二醇、多聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或多种。4.根据权利要求1或2所述的一种碳量子点复合正极导电剂，其特征在于，所述第一溶剂选自丙醇、乙醇、异丙醇、丙酮、甲醇、异丙酮、碳酸丙烯酯、甲基丁酮、甲基异...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴嘉豪，王瀚民，李政文，黎少伟，马骏，
申请(专利权)人：广州新水平量子科技研究有限公司，
类型：发明
国别省市：