一种锂电池正极用导电材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种锂电池正极用导电材料的制备方法，属于锂电池技术领域，包括以下步骤：首先将含有Ag

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池正极用导电材料的制备方法


[0001]本专利技术属于锂电池
，具体地，涉及一种锂电池正极用导电材料的制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有高能量密度、优异的循环稳定性，以及自放电低、记忆效应小等优点，是便携式电子产品和电动汽车市场二次电池技术的核心环节，其中，锂离子电池电极材料是制约电池性能最关键的部分，尤其是正极材料，正极材料要具有良好的导离子能力和电子电导率，二者有一方受到限制，锂离子电池的性能也会大打折扣。
[0003]为了使得极片具有更好的导电性能，通常会在极片中加入导电材料，石墨烯具有优异的导电性能，但是由于石墨烯片层间强π
‑
π堆积和范德华相互作用，石墨烯片不可逆聚集，导致实际石墨烯的电导率下降，石墨烯管比石墨烯表现出更高的电导率，而目前石墨烯管的制备方法包括以聚氨酯或涤纶等为模板制备石墨烯管，制备过程重复性较差同时制得的石墨烯管厚度不均、长度较短，电导率提高的不够明显，所以亟需一种导电性优异、制备方法简单、工艺成本低且具有工业化生产前景的石墨烯管制备方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种锂电池正极用导电材料的制备方法，通过将含有Ag
+
的芯层纺丝原液和含有氧化石墨烯的壳层纺丝原液通过同轴静电纺丝技术制备得到芯壳结构纤维丝，再进行高温煅烧，得到内表面分散有单质银的中空还原氧化石墨烯管，最后在中空还原氧化石墨烯管外表面包覆一层导电聚合物，得到外表面包覆有导电聚合物且内表面分散有单质银的中空还原氧化石墨烯管，可用于锂电池正极的导电材料。该导电材料制备过程简单，工艺成本低，具有优异的导电性能和导离子能力，在作为导电材料用于锂离子电池正极中时，中空还原氧化石墨烯管不易断裂，同时缓解了电池体积膨胀效应，提高了电池的循环性能。
[0005]本专利技术要解决的技术问题：为了使得极片具有更好的导电性能，通常会在极片中加入导电材料，石墨烯具有优异的导电性能，但是由于石墨烯片层间强π
‑
π堆积和范德华相互作用，石墨烯片不可逆聚集，导致实际石墨烯的电导率下降，石墨烯管比石墨烯表现出更高的电导率，而目前石墨烯管的制备方法包括以聚氨酯或涤纶等为模板制备石墨烯管，制备过程重复性较差同时制得的石墨烯管厚度不均、长度较短，电导率提高的不够明显，所以亟需一种导电性优异、制备方法简单、工艺成本低且具有工业化生产前景的石墨烯管制备方法。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种锂电池正极用导电材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]A1、含有Ag
+
的芯层纺丝原液和含有氧化石墨烯的壳层纺丝原液的制备；
[0009]芯层纺丝原液的制备过程为：将AgNO3、乙醇和高分子聚合物按比例混合，常温下
搅拌1
‑
2h，得到芯层纺丝原液。
[0010]进一步地，芯层纺丝原液中，AgNO3、乙醇和高分子聚合物的用量比为0.1
‑
0.5g：100mL：20
‑
35g。
[0011]壳层纺丝原液的制备过程为：将氧化石墨烯、高分子聚合物和表面活性剂放入溶剂中，在40
‑
80℃下搅拌2
‑
6h，得到壳层纺丝原液。
[0012]进一步地，壳层纺丝原液中，氧化石墨烯、高分子聚合物和表面活性剂的质量比为5
‑
10：10：0.5
‑
1。
[0013]进一步地，壳层纺丝原液中，氧化石墨烯、高分子聚合物和表面活性剂的浓度为10
‑
20％。
[0014]进一步地，壳层纺丝原液中，表面活性剂为Triton X
‑
100；表面活性剂的加入，可以降低壳层纺丝液的表面张力，使得壳层纤维不易断裂。
[0015]进一步地，壳层纺丝原液中，溶剂为二甲基亚砜、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮中的任意一种或至少两种的组合。
[0016]进一步地，芯层纺丝原液和壳层纺丝原液中，高分子聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯中的任意一种或至少两种的组合。
[0017]A2、将步骤A1制备的芯层纺丝原液和壳层纺丝原液分别放入同轴喷丝头的两个单独的注射器中，通过同轴静电纺丝技术制备得到芯壳结构纤维丝；
[0018]进一步地，步骤A2中，同轴静电纺丝的工艺参数为：电压为10
‑
20kV，芯层纺丝速率为400
‑
450mL/min，壳层纺丝速率为700
‑
800mL/min，电极距离为10
‑
20cm。
[0019]上述制备过程中，通过调整同轴静电纺丝的工艺参数，可以得到不同直径的芯壳结构纤维丝，再通过高温煅烧得到不同直径的中空还原氧化石墨烯管。
[0020]A3、将芯壳结构纤维丝进行高温煅烧，得到内表面分散有单质银的中空还原氧化石墨烯管；
[0021]进一步地，步骤A3中，高温煅烧的温度为500
‑
700℃，煅烧时间为1
‑
4h。
[0022]进一步地，步骤A3的煅烧过程使用氮气进行保护，氮气流量为1
‑
4L/min。
[0023]上述制备过程中，通过高温煅烧使得高分子聚合物分解、溶剂蒸发，得到中空结构，壳层氧化石墨烯通过热还原为还原氧化石墨烯，芯层的银离子在高温条件下还原为单质银纳米颗粒并均匀分散在还原氧化石墨烯内表面。
[0024]A4、将内表面分散有单质银的中空还原氧化石墨烯管放入含有导电聚合物单体的浓度为1.2
‑
1.5mol/L的盐酸溶液中，室温下搅拌2
‑
4h，加入过硫酸铵，搅拌聚合反应，得到外表面包覆有导电聚合物且内表面分散有单质银的中空还原氧化石墨烯管，即用于锂电池正极的导电材料。
[0025]进一步地，步骤A4中，导电聚合物单体为苯胺、吡咯、噻吩中的任意一种。
[0026]进一步地，步骤A4中，导电聚合物单体和过硫酸铵的质量比为1：1.5
‑
2。
[0027]进一步地，步骤A4中，导电聚合物单体和内表面分散有单质银的中空还原氧化石墨烯管的质量比为1：1
‑
2。
[0028]进一步地，步骤A4中，聚合反应温度为0
‑
30℃，时间为3
‑
8h。
[0029]本专利技术通过同轴静电纺丝、高温煅烧和导电聚合物包覆三步操作制得外表面包覆有导电聚合物且内表面分散有单质银的中空还原氧化石墨烯管，制备过程简单，工艺成本
低，具有工业化生产前景。通过中空还原氧化石墨烯管、单质银和导电聚合物三者的协同作用，使得导电材料具有更加优良的电化学性能。
[0030]本专利技术的有益效果：
[0031](1)本专利技术技术方案中，通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池正极用导电材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A1、含有Ag
+
的芯层纺丝原液和含有氧化石墨烯的壳层纺丝原液的制备；A2、将步骤A1制备的芯层纺丝原液和壳层纺丝原液分别放入同轴喷丝头的两个单独的注射器中，通过同轴静电纺丝技术制备得到芯壳结构纤维丝；A3、将芯壳结构纤维丝进行高温煅烧，得到内表面分散有单质银的中空还原氧化石墨烯管；A4、将内表面分散有单质银的中空还原氧化石墨烯管放入含有导电聚合物单体的盐酸溶液中，室温下搅拌，再加入过硫酸铵，搅拌聚合反应，得到外表面包覆有导电聚合物且内表面分散有单质银的中空还原氧化石墨烯管，即用于锂电池正极的导电材料。2.根据权利要求1所述的一种锂电池正极用导电材料的制备方法，其特征在于，所述含有Ag
+
的芯层纺丝原液的制备过程为：将AgNO3、乙醇和高分子聚合物按比例混合，常温下搅拌1
‑
2h，得到芯层纺丝原液；其中，AgNO3、乙醇和高分子聚合物的用量比为0.1
‑
0.5g：100mL：20
‑
35g。3.根据权利要求1所述的一种锂电池正极用导电材料的制备方法，其特征在于，所述含有氧化石墨烯的壳层纺丝原液的制备过程为：将氧化石墨烯、高分子聚合物和表面活性剂放入溶剂中，在40
‑
80℃下搅拌2
‑
6h，得到壳层纺丝原液；壳层纺丝原液中，氧化石墨烯、高分子聚合物和表面活性剂的质量比为5
‑
10：10：0.5
‑
1；氧化石墨烯、高分子聚合物和表面活性剂的浓度为10
‑
20％。4.根据权利要求2和3所述的一种锂电池正极用导电材料的制备方法，其特征在于，所述高分子聚合物为聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆世慧，赵曙光，
申请(专利权)人：北京民利储能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：