【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池正极材料，具体为一种石墨烯复合导电剂、钠离子电池及制备方法。
技术介绍
1、钠离子电池(sodium-ionbattery)是一种二次电池技术，类似于锂离子电池，只是使用钠离子作为电池的嵌入/脱嵌离子。与锂离子电池相比，钠离子电池的研究相对较新，但近年来受到了广泛的关注和研究。
2、相比较于锂离子电池钠离子电池具有以下的优势：相对于锂，钠资源更加丰富而地理分布更为广泛。因此，通过使用钠离子电池，可以实现更可持续的电池材料和能源供应链。相对于锂离子电池，钠离子电池的材料成本要低得多，这使得钠离子电池在大规模应用方面具有潜力。钠离子具有较大的离子半径和较低的电化学活性，使得钠离子电池在一定程度上具有较好的安全性和稳定性。同时，随着全球能源需求的不断增长和对可再生能源的重视，钠离子电池被认为可能是一种更具成本效益和可扩展性的储能技术，可以用于电网储能和可再生能源储存等领域。
3、钠离子电池正极材料主要包括层状金属氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝类似物三大类。尽管钠离子电池具有上述潜在优势，但在实际应用中仍面临一些挑战。例如，相对较大的钠离子尺寸会导致电池材料的体积变化和电解质的渗透性问题，影响电池的循环寿命和能量密度。专利cn115036510b公开了一种无添加石墨烯/炭黑复合导电剂及其制备方法和应用，以石墨材料为原料，利用电解反应得到絮状的插层石墨；将插层石墨和炭黑预混后在液相溶剂下进行均质化处理得到无添加石墨烯/炭黑复合导电剂，得到的导电材料在添加量减少的情况下保持电池良好的电化学性
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种石墨烯复合导电剂、钠离子电池及制备方法，以解决钠离子电池中的导电剂有待改善的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种石墨烯复合导电剂的制备方法，包括以下具体步骤：
3、s1.将石墨烯原料均质乳化超声得到均匀的石墨烯分散液；
4、s2.离心获得不同分散性的石墨烯溶液，取离心上层溶液为a，离心下层浆料为b，a中的石墨烯层数小于b中的石墨烯层数；
5、s3.向b中添加碱性物质充分分散后，将其与a分别干燥，干燥后分别进行热退火处理；将a、b热退火后得到的粉体分别在有机溶剂中湿法预混均质化处理得到预分散液c和预分散液d，预分散液c的质量浓度低于预分散液d；
6、s4.将预分散液c和预分散液d按一定比例混合得到石墨烯复合导电剂。
7、优选的，上述步骤s1中，均质乳化的搅拌转速为500～8000rpm，超声功率为200～3000w，石墨烯分散液中石墨烯原料的比表面积为500～3000m2/g。
8、优选的，上述石墨烯原料采用如下方法制备：以柔性石墨类材料为原料、以含氧酸盐作为电解液，添加络合剂，电解反应得到石墨烯粉体，进行过滤，洗涤，超声分散获得石墨烯原料；其中，柔性石墨类材料采用石墨纸、石墨棒、石墨板、石墨箔中的一种或多种；含氧酸盐为硫酸盐、过硫酸盐、高氯酸盐、硝酸盐、磷酸盐中的一种或多种；络合剂采用柠檬酸盐、焦磷酸盐、硫代硫酸盐、亚硫酸盐中的一种或多种；电解反应施加电压范围为5～30v，电解20～360min；络合剂的含量为0～10％。
9、优选的，上述步骤s2中，离心转速为500～10000rpm，离心时间为30～180min，a中的石墨烯层数范围为1～5层，b中的石墨烯层数范围为5～20层。
10、优选的，上述步骤s3中，向b中添加碱性物质选自naoh、koh、nahco3、na2co3、k2co3、khco3，其浓度为0.1～10m；有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二基乙酰胺、二甲基甲酰胺、n-乙烯基吡咯烷酮中的一种或多种。
11、优选的，上述步骤s3中，石墨烯热退火处理是在保护气氛或还原气氛条件下进行，热退火处理温度为300～1000℃，处理时间为30～240min，其中b热退火后得到的粉体粒径d50为1～40μm。
12、优选的，上述步骤s3中，湿法预混均质化处理为球磨、砂磨、均质、超声中的一种或多种，其中均质的搅拌转速为500～8000rpm/min、混合时间为30～120min；预分散液c的质量浓度为1～50mg/ml，预分散液d的质量浓度为1～100mg/ml。
13、优选的，上述石墨烯复合导电剂中预分散液c和预分散液d的体积比为3:1～1:20。
14、本专利技术提供的另一技术方案：一种根据上述制备方法获得的石墨烯复合导电剂。
15、本专利技术提供的还一技术方案：一种钠离子电池，采用上述导电剂，且其正极配方为活性物质、粘结剂与导电剂的质量比为(8～9.5):(0.1～1):(0.1～1)。
16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
17、1.该石墨烯复合导电剂、钠离子电池及制备方法，导电剂中包括少层石墨烯和多层孔状石墨烯，一方面实现石墨烯导电剂和电极材料的点面接触，克服了导电剂易于团聚的缺陷，降低了电池内阻；另一方面，孔结构丰富了电子导电网络，增加了电解液的浸润性，使得电池在高活性物质负载下仍具有高的比容量和循环稳定性。
18、2.该石墨烯复合导电剂、钠离子电池及制备方法，工艺过程简单，环保易操作，制备过程中不添加强氧化剂浓硫酸、高锰酸钾等；同时，不使用表面活性剂、分散剂等，减少了非活性物质对电池性能的影响。
19、3.该石墨烯复合导电剂、钠离子电池及制备方法，使用电化学法制备石墨烯，通过调节参数可以得到尺寸均匀且层数可控的石墨烯原料。
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1.一种石墨烯复合导电剂的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
2.根据权利要求1所述的石墨烯复合导电剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，均质乳化的搅拌转速为500～8000rpm，超声功率为200～3000W，石墨烯分散液中石墨烯原料的比表面积为500～3000m2/g。
3.根据权利要求2所述的石墨烯复合导电剂的制备方法，其特征在于，所述石墨烯原料采用如下方法制备：以柔性石墨类材料为原料、以含氧酸盐作为电解液，添加络合剂，电解反应得到石墨烯粉体，进行过滤，洗涤，超声分散获得石墨烯原料；其中，柔性石墨类材料采用石墨纸、石墨棒、石墨板、石墨箔中的一种或多种；含氧酸盐为硫酸盐、过硫酸盐、高氯酸盐、硝酸盐、磷酸盐中的一种或多种；络合剂采用柠檬酸盐、焦磷酸盐、硫代硫酸盐、亚硫酸盐中的一种或多种；电解反应施加电压范围为5～30V，电解20～360min；络合剂的含量为0～10％。
4.根据权利要求1所述的石墨烯复合导电剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，离心转速为500～10000rpm，离心时间为30～180min，A中的石墨烯层数范
5.根据权利要求1所述的石墨烯复合导电剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，向B中添加碱性物质选自NaOH、KOH、NaHCO3、Na2CO3、K2CO3、KHCO3，其浓度为0.1～10M；有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的石墨烯复合导电剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，石墨烯热退火处理是在保护气氛或还原气氛条件下进行，热退火处理温度为300～1000℃，处理时间为30～240min，其中B热退火后得到的粉体粒径D50为1～40μm。
7.根据权利要求1所述的石墨烯复合导电剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，湿法预混均质化处理为球磨、砂磨、均质、超声中的一种或多种，其中均质的搅拌转速为500～8000rpm/min、混合时间为30～120min；预分散液C的质量浓度为1～50mg/ml，预分散液D的质量浓度为1～100mg/ml。
8.根据权利要求1所述的石墨烯复合导电剂的制备方法，其特征在于：所述石墨烯复合导电剂中预分散液C和预分散液D的体积比为3:1～1:20。
9.一种根据权利要求1至8任意一项所述的制备方法获得的石墨烯复合导电剂。
10.一种钠离子电池，其特征在于：采用权利要求9所述的导电剂，且其正极配方为活性物质、粘结剂与导电剂的质量比为(8～9.5):(0.1～1):(0.1～1)。
...【技术特征摘要】
1.一种石墨烯复合导电剂的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
2.根据权利要求1所述的石墨烯复合导电剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，均质乳化的搅拌转速为500～8000rpm，超声功率为200～3000w，石墨烯分散液中石墨烯原料的比表面积为500～3000m2/g。
3.根据权利要求2所述的石墨烯复合导电剂的制备方法，其特征在于，所述石墨烯原料采用如下方法制备：以柔性石墨类材料为原料、以含氧酸盐作为电解液，添加络合剂，电解反应得到石墨烯粉体，进行过滤，洗涤，超声分散获得石墨烯原料；其中，柔性石墨类材料采用石墨纸、石墨棒、石墨板、石墨箔中的一种或多种；含氧酸盐为硫酸盐、过硫酸盐、高氯酸盐、硝酸盐、磷酸盐中的一种或多种；络合剂采用柠檬酸盐、焦磷酸盐、硫代硫酸盐、亚硫酸盐中的一种或多种；电解反应施加电压范围为5～30v，电解20～360min；络合剂的含量为0～10％。
4.根据权利要求1所述的石墨烯复合导电剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，离心转速为500～10000rpm，离心时间为30～180min，a中的石墨烯层数范围为1～5层，b中的石墨烯层数范围为5～20层。
5.根据权利要求1所述的石墨烯复合导电剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中，向b中添加碱性物质选自naoh、koh、na...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈文苗，陈杰，李梦雨，徐文哲，徐春宇，
申请(专利权)人：中钢天源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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