电池极片用油性石墨烯复合导电浆料的制备方法技术

技术编号：40934855 阅读：2 留言：0更新日期：2024-04-18 14:54

本发明专利技术公开了电池极片用油性石墨烯复合导电浆料的制备方法。本发明专利技术方法首先将分散剂加入到N‑甲基吡咯烷酮溶剂中，充分溶解后得到分散剂溶液；然后在分散剂溶液中加入石墨烯粉末，在混料机上搅拌，使石墨烯表面充分浸润，使用超声震动棒分散处理；再加入碳纳米管粉末，在混料机上搅拌，使碳纳米管表面充分浸润；最后使用高压均质机分散处理，筛分后，得到油性石墨烯复合导电浆料。本发明专利技术以石墨烯为主，同时加入适量的碳纳米管，最大化利用石墨烯优良的导电性，降低电池内阻，提高电池循环寿命。本发明专利技术方法工艺相对简单，过程易于控制，可以充分降低石墨烯导电浆料的制备成本，并且石墨烯等导电物质在浆料中分散均匀，可以稳定存在。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池，涉及一种电池极片用油性石墨烯复合导电浆料的制备方法，主要应用于锂离子电池。

技术介绍

1、锂离子电池具有功率密度高、能量密度高、无记忆效应、循环寿命长等优点，广泛用于各类能源储存系统，电动车辆以及军事装备和航空航天领域等。随着锂离子电池技术的飞速发展，人们对锂离子电池的性能及成本控制也提出了更高的要求。

2、在电池中，传统的导电剂如碳黑或导电聚合物存在容量限制和容易氧化的问题，而石墨烯复合导电剂则能够克服这些问题，提高电池的性能。石墨烯是一种由碳原子构成的二维材料，具有高电子迁移速度和优良导电性能。通过将石墨烯与其他导电材料如碳纳米管、导电聚合物等进行复合，可以使电池的导电性能进一步提高。

3、石墨烯复合导电剂在电池中的应用有多方面的优势。高导电性：石墨烯具有高电子迁移速度和优良导电性能，能够提供稳定的电流传输路径，减小电阻损失。高比容量：由于石墨烯的二维结构和大比表面积，使得电极材料中石墨烯的应用能够增加电极的比表面积，提高电池的能量储存密度。优良的化学稳定性：石墨烯具有优异的化学稳定性，可以抵抗氧化和化学腐蚀，提高电池的循环寿命和稳定性。

4、相关研究已经表明，通过将石墨烯与维度更低的(零维或一维)具有高导电性的碳材料复合使用，可从不同维度上构建协同导电网络，使导电剂能更充分地与活性物质接触，并为电子和锂离子等的高效传输提供路径，其效果往往优于单一结构的导电剂。此外，石墨烯导电剂能否在锂离子电池中充分分散也关系到其超高导电性能的发挥。因此解决石墨烯导电剂分散问题也是关键。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种电池极片用油性石墨烯复合导电浆料的制备方法。

2、本专利技术具体方法如下：

3、步骤(1)将3～10份分散剂加入到480～960份n-甲基吡咯烷酮(nmp)溶剂中，在混料机上搅拌至分散剂充分溶解，得到分散剂溶液；

4、步骤(2)分散剂溶液中加入15～30份石墨烯粉末，在混料机上搅拌1～2h，使石墨烯表面充分浸润，使用超声震动棒分散处理，功率为500～2000w，频率为15000～25000hz，处理时间为10～40min，得到分散体系a；

5、步骤(3)将15～30份碳纳米管粉末加入分散体系a中，在混料机上搅拌2～4h，使碳纳米管表面充分浸润，得到分散体系b；

6、步骤(4)将分散体系b使用高压均质机分散处理10～20min，经150～300目筛分后，得到油性石墨烯复合导电浆料。

7、以上份数均为重量份数，以上过程环境露点低于-40℃。

8、进一步，所述的分散剂为聚偏氟乙烯(pvdf)和聚乙烯吡咯烷酮(pvp)中的一种或任意比例的两种混合物。

9、进一步，所述的石墨烯粉末横向尺寸为0.1～1μm，层数为10～50层，比表面积为30～700㎡/g。

10、进一步，所述的碳纳米管粉末的碳纳米管单体管径50～200nm，长度为5～20μm。

11、进一步，所述的高压均质机压力为50～150mpa。

12、本专利技术以石墨烯为主，同时加入适量的碳纳米管(cnt)，最大化利用石墨烯优良的导电性，形成线-面的导电网络，降低电池内阻，提高电池循环寿命。单独的石墨烯较难分散，且成本高，该方法利用nmp在石墨烯表面良好的吸附性，同步超声破碎得到导电性更好的少层石墨烯。同时也有利于溶剂和分散剂在石墨烯表面的吸附，形成良好的分散体系。本专利技术方法工艺相对简单，可以充分降低石墨烯导电浆料的制备成本。本专利技术方法制备过程易于控制，并且石墨烯等导电物质在浆料中分散均匀，可以稳定存在，能够在电池中充分发挥石墨烯的导电性能，提高电池的倍率性能。相比较于单一组分的石墨烯导电剂，本专利技术制备的油性石墨烯复合导电剂可使锂离子电池极片的导电性提高10倍以上。本专利技术方法为石墨烯导电浆料的大规模制备和应用提供了一种可行的途径。

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【技术保护点】

1.电池极片用油性石墨烯复合导电浆料的制备方法，其特征在于：

2.如权利要求1所述的电池极片用油性石墨烯复合导电浆料的制备方法，其特征在于：所述的分散剂为聚偏氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或任意比例的两种混合物。

3.如权利要求1所述的电池极片用油性石墨烯复合导电浆料的制备方法，其特征在于：所述的石墨烯粉末横向尺寸为0.1～1μm，层数为10～50层，比表面积为30～700㎡/g。

4.如权利要求1所述的电池极片用油性石墨烯复合导电浆料的制备方法，其特征在于：所述的碳纳米管粉末的碳纳米管单体管径50～200nm，长度为5～20μm。

5.如权利要求1所述的电池极片用油性石墨烯复合导电浆料的制备方法，其特征在于：所述的高压均质机压力为50～150MPa。

【技术特征摘要】

1.电池极片用油性石墨烯复合导电浆料的制备方法，其特征在于：

3.如权利要求1所述的电池极片用油性石墨烯复合导电浆料的制备方法，其特征在于：所述的石墨烯粉末横向尺寸为0.1～1μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔石，戎春勇，冯登华，
申请(专利权)人：湖州市吴兴区核源金属新材研究院，
类型：发明
国别省市：

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