基于石墨烯与二氧化锰的正极浆料及其制备方法技术

本申请提供一种基于石墨烯与二氧化锰的正极浆料及其制备方法，上述的基于石墨烯与二氧化锰的正极浆料的制备方法包括如下步骤：将石墨烯、炭黑及分散剂加入纯水中进行均质操作，得到石墨烯复合浆料。将PTFE乳液加入所述石墨烯复合浆料中。将二氧化锰加入所述石墨烯复合浆料中进行搅拌操作，得到正极浆料。其中，所述石墨烯复合浆料的固含量为4％～10％，所述石墨烯复合浆料的粘度要小于100mpa.s，所述均质温度要小于20℃。均质温度要小于20℃。均质温度要小于20℃。

【技术实现步骤摘要】
基于石墨烯与二氧化锰的正极浆料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电池领域，特别是涉及一种基于石墨烯与二氧化锰的正极浆料及其制备方法。

技术介绍

[0002]石墨烯由于其本征电导率是目前已发现的材料中最高的一种，作为新型导电剂有诸多优势，替代传统的石墨导电剂可以大大降低添加量，并能提高电池的容量与倍率性能。但是石墨烯由于其比表面积较大，很难制得分散均匀的稳定浆料。
[0003]传统的一次电池中以锂锰电池为例，是以二氧化锰作为正极材料，石墨和炭黑作为导电剂。二氧化锰的密度在5g/cm3左右，石墨的密度约为2g/cm3，石墨的松装密度与其真密度比较接近，与二氧化锰的密度相差2.5倍左右，通常通过半干法混合。石墨烯的松装密度一般在0.01g/cm3～0.03g/cm3之间，与二氧化锰的密度相差数百倍。干法预混石墨烯很难均匀混合，半干混合则需要控制水系浆料的固含量，低固含量(固含量在2％以下即为低固含量)的石墨烯则无法实现涂布并制备成电池，而高固含量(固含量在4％～10％即为高固含量)的石墨烯流动性较差，石墨烯较易团聚，也很难实现均匀混合。
[0004]因此，如何将石墨烯和二氧化锰混合均匀是目前亟需解决的主要问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够将石墨烯和二氧化锰混合均匀且同时提高电池的容量与倍率性能的基于石墨烯与二氧化锰的正极浆料及其制备方法。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0007]一种基于石墨烯与二氧化锰的正极浆料制备方法，包括如下步骤：
[0008]将石墨烯、炭黑及分散剂加入纯水中进行均质操作，得到石墨烯复合浆料；
[0009]将PTFE乳液加入所述石墨烯复合浆料中；
[0010]将二氧化锰加入所述石墨烯复合浆料中进行搅拌操作，得到正极浆料；
[0011]其中，所述石墨烯复合浆料的固含量为4％～10％，所述石墨烯复合浆料的粘度要小于100mpa.s，所述均质温度要小于20℃。
[0012]在其中一个实施例中，所述将石墨烯、炭黑及分散剂加入纯水中进行均质操作的具体操作步骤为：
[0013]将部分的所述石墨烯和部分的所述炭黑混合后加入纯水中，得到混合浆料；
[0014]将所述分散剂加入所述混合浆料；
[0015]通过均质机对所述混合浆料进行第一分散操作，以得到分散浆料；
[0016]将另一部分的所述石墨烯和另一部分的所述炭黑混合后加入所述分散浆料；
[0017]通过均质机对所述分散浆料进行第二分散操作，以得到所述石墨烯复合浆料。
[0018]在其中一个实施例中，所述分散浆料的颗粒粒径D
50
为3μm
±
0.5μm。
[0019]在其中一个实施例中，所述石墨烯复合浆料的颗粒粒径D
50
为8μm
±
2μm。
[0020]在其中一个实施例中，所述石墨烯与所述炭黑的添加比例为10:1～1:2。
[0021]在其中一个实施例中，所述分散剂的添加量为所述石墨烯复合浆料的碳含量的5％～20％。
[0022]在其中一个实施例中，所述将二氧化锰加入所述石墨烯复合浆料中进行搅拌操作的具体操作步骤为：
[0023]将部分的所述二氧化锰加入所述石墨烯复合浆料进行第一次搅拌操作，得到第一搅拌浆料；
[0024]将另一部分的所述二氧化锰加入所述石墨烯复合浆料进行第二次搅拌操作，得到所述正极浆料。
[0025]在其中一个实施例中，所述第一搅拌浆料的粘度为1000mpa.s～3000mpa.s。
[0026]在其中一个实施例中，所述正极浆料的粘度为5000mpa.s～8000mpa.s。
[0027]一种基于石墨烯与二氧化锰的正极浆料，采用上述任一实施例所述的基于石墨烯与二氧化锰的正极浆料制备方法制备而成。
[0028]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下优点：
[0029]本申请的基于石墨烯与二氧化锰的正极浆料制备方法，首先通过将墨烯、炭黑及分散剂混合后进行均质操作，得到固含量为4％～10％的石墨烯复合浆料，同时在均质过程控制均质温度要小于20℃，如此能够有效地避免因为温度过高触发粘度突变而造成浆料快速团聚的情况，同时能够得到粘度小于100mpa.s的石墨烯复合浆料，即分散均匀性较好的石墨烯复合浆料。然后在将二氧化锰加入石墨烯复合浆料中进行搅拌操作得到正极浆料，而由于石墨烯复合浆料的粘度较低且分散均匀性较好，使得在搅拌过程中石墨烯能够均匀地附着在二氧化锰表面上，如此能够得到石墨烯与二氧化锰混合均匀性较好的正极浆料，进而能够有效地解决石墨烯和二氧化锰难以混合均匀的问题。进一步地，通过在石墨烯复合浆料中加入了PTFE乳液，而PTFE乳液在体系中作为粘结剂，能够增加石墨烯和二氧化锰之间的粘结力，同时在正极浆料制作成电池时能够增加活性物质与箔材的粘结力以及活性物质之间的粘结力，如此能够有效地提升电池的容量和倍率性能。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
[0031]图1为一实施例中基于石墨烯与二氧化锰的正极浆料制备方法的流程图；
[0032]图2为一实施例中石墨烯复合浆料的颗粒分布示意图；
[0033]图3为实施例1的正极浆料的电镜图；
[0034]图4为实施例1的石墨烯复合浆料的电镜图；
[0035]图5为实施例1
‑
7和对比例1
‑
3的电池性能的柱状比对图；
[0036]图6为实施例1
‑
7和对比例1
‑
3的电池性能的柱状比对图；
[0037]图7为实施例1的正极浆料的实物图；
[0038]图8为实施例1的正极浆料涂布后的实物图；
[0039]图9为对比例1的正极浆料的实物图；
[0040]图10为对比例1的正极涂布后的实物图。
具体实施方式
[0041]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施方式。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。
[0042]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯与二氧化锰的正极浆料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将石墨烯、炭黑及分散剂加入纯水中进行均质操作，得到石墨烯复合浆料；将PTFE乳液加入所述石墨烯复合浆料中；将二氧化锰加入所述石墨烯复合浆料中进行搅拌操作，得到正极浆料；其中，所述石墨烯复合浆料的固含量为4％～10％，所述石墨烯复合浆料的粘度要小于100mpa.s，所述均质温度要小于20℃。2.根据权利要求1所述的基于石墨烯与二氧化锰的正极浆料制备方法，其特征在于，所述将石墨烯、炭黑及分散剂加入纯水中进行均质操作的具体操作步骤为：将部分的所述石墨烯和部分的所述炭黑混合后加入纯水中，得到混合浆料；将所述分散剂加入所述混合浆料；通过均质机对所述混合浆料进行第一分散操作，以得到分散浆料；将另一部分的所述石墨烯和另一部分的所述炭黑混合后加入所述分散浆料；通过均质机对所述分散浆料进行第二分散操作，以得到所述石墨烯复合浆料。3.根据权利要求2所述的基于石墨烯与二氧化锰的正极浆料制备方法，其特征在于，所述分散浆料的颗粒粒径D
50
为3μm
±
0.5μm。4.根据权利要求2所述的基于石墨烯与二氧化锰的正极浆料制备方法，其特征在于，所述石墨烯复合浆料的颗粒粒径D
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【专利技术属性】
技术研发人员：王建兴，方波，刘利云，白俊，田颖，
申请(专利权)人：广东一纳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：