[發明專利]一種薄層石墨分散液及其制備方法

無效

• 申請號: 201110164545.2
• 申請日: 2011-06-17
• 公開（公告）號: CN102280628A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 楊全紅;魏偉;蘇方遠;陳學成;李中延;羅永莉;張新河;馬莉;劉東
• 申請（專利權）人: 東莞市邁科科技有限公司;東莞市邁科新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/1393
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 張艷美;郝傳鑫

技術領域

本發明涉及鋰離子電池電極材料技術領域，尤其是一種薄層石墨分散液及其制備方法。

背景技術

當今世界，化石燃料類傳統能源日漸枯竭，在化石燃料燃燒的過程中，產生的環境污染問題也日益嚴重。能源、資源、環境與人類社會的和諧可持續發展成為社會關注的焦點，尋求可再生清潔能源、謀求人與環境的和諧發展逐步成為時代的主題。在新能源開發的過程中，能量綠色高效的儲存與轉移成為一個關鍵問題。具有高功率密度與高能量密度、無污染、可重復使用的鋰離子電池成為各國政府與科研機構普遍關注的對象。

正負極材料是鋰離子電池的重要組成部分，材料性能的發揮直接影響鋰離子電池的功率，能量性能的發揮。石墨烯材料自2004年被發現以來，引起了科學界的革命，通過石墨烯與不同電極材料的復合或者簡單的混合，對材料的性能提高起到了極大地促進作用。片層數小于十層的sp²雜化的碳原子層都可以被稱為石墨烯，2009年，本發明人楊全紅等采用低溫膨化法實現了石墨烯的低成本宏量制備，得到了具有優良納米結構和儲能性質的石墨烯材料，從而為石墨烯的產業化及其在儲能領域中的應用打下基礎[Wei?Lv，Dai-Ming?Tang，Yan-Bing?He?et?al.，ACS?Nano，2009，3(11)：3730-3736.楊全紅，呂偉，孫輝，高電化學容量氧化石墨烯及其低溫制備方法和應用，專利號：CN200810151807.X.]。石墨烯可以作為一種柔性的、片狀的導電劑分散在正極材料中，形成導電網絡，顯著提高正極材料的電化學性能[Fang-Yuan?Su，Conghui?You，Yan-Bing?He?et?al.，Journal?of?Materials?Chemistry，2010，20，9644-9650.楊全紅，呂偉，賀艷兵，游從輝，陳學成，以石墨烯為導電添加劑的電極及在鋰離子電池中的應用，申請號：200910306019.8]。然而在實際應用中，片層數在十至五十層的薄層石墨材料從制備方法與制備成本上，都比石墨烯更易工業化，同時多層數的薄層石墨在首次的庫侖效率與循環性能上都優于石墨烯。由于薄層石墨上缺少親水官能團，很難分散在水溶劑中，這就限制了其在鋰離子電池電極材料的應用，在正極與負極材料中均勻的分散薄層石墨，是使薄層石墨性能發揮的關鍵影響因素。

發明內容

為為了解決上述問題，本發明的目的之一在于提供了一種在電極材料中分散性能好的薄層石墨分散液。

本發明的目的之二在于提供了所述薄層石墨分散液的制備方法；所述的該方法不僅操作簡單，而且適應現有鋰離子電池電極材料成熟的制備工藝，無需對現有工藝做大改進，工業實施成本低。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種薄層石墨分散液，包括按照質量比為1∶5～500的薄層石墨和N-甲基吡咯烷酮，其中所述薄層石墨是片層數為十至五十的碳原子層。

所述薄層石墨分散液的制備方法，將薄層石墨按照質量比為1∶5～500加入到N-甲基吡咯烷酮中，在超聲功率為50～1000W的條件下超聲0.2～20個小時，得到所述薄層石墨分散液。

本發明主要是將薄層石墨按照質量比為1∶5～500加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，在超聲功率為50～1000W的條件下超聲0.2～20個小時，得到均一穩定的薄層石墨分散液。本發明中首先是分散液的制備方法操作簡單，只是通過簡單的超聲一道工序就可以得到均勻的分散液，不需添加任何表面活性劑，避免了表面活性劑的引入造成的成本升高以及比質量性能降低等問題；其次是薄層石墨分散液對現有的鋰離子電池電極材料制備工藝適應性強，不需對現有工藝進行大規模調整，易于工業化，并且工業化成本低。

具體實施方式

實施例1

一種薄層石墨分散液及其制備方法，以3.7Kg?N-甲基吡咯烷酮(NMP)作為溶劑，向其中加入0.04Kg的薄層石墨。在100W的功率下超聲2小時得到均一穩定的薄層石墨分散液。

實施例2

一種薄層石墨分散液及其制備方法，以61.6Kg?N-甲基吡咯烷酮(NMP)作為溶劑，向其中加入0.666Kg的薄層石墨。在1000W的功率下超聲2小時得到均一穩定的薄層石墨分散液。

實施例3

一種薄層石墨分散液及其制備方法，以15Kg?N-甲基吡咯烷酮(NMP)作為溶劑，向其中加入0.15Kg的薄層石墨。在100W的功率下超聲20小時得到均一穩定的薄層石墨分散液。

上述實施例，只是本發明的較佳實施例，并非用來限制本發明實施范圍，故凡以本發明權利要求所述的特征及原理所做的等效變化或修飾，均應包括在本發明權利要求范圍之內。