[發(fā)明專利]一種低成本制備鋰電池用石墨烯復(fù)合導(dǎo)電微球的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810967805.1
• 申請(qǐng)日: 2018-08-23
• 公開（公告）號(hào): CN109167038A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳慶;昝航
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/587;H01M4/60;H01M10/0525
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本發(fā)明公開了一種低成本制備鋰電池用石墨烯復(fù)合導(dǎo)電微球的方法。所述石墨烯復(fù)合導(dǎo)電微球由以下步驟制得：a、配制過硫酸銨鹽酸水溶液；b、配制苯胺四氯化碳溶液；c、將石墨烯、上漿劑、分散劑加入水中配成石墨烯漿料；d、依次將石墨烯漿料、過硫酸銨鹽酸水溶液、苯胺四氯化碳溶液分別噴霧沉積于無(wú)機(jī)中空微球表面；e、通過聚合反應(yīng)生成聚苯胺，即得聚苯胺/石墨烯導(dǎo)電中空微球。所述方法具有以下有益效果：本發(fā)明通過形成聚苯胺和石墨烯的多層導(dǎo)電層，顯著提高了導(dǎo)電層間的結(jié)合強(qiáng)度，并且微球具有多層中空結(jié)構(gòu)，比表面大，傳質(zhì)傳荷的傳輸長(zhǎng)度短，電化學(xué)性能良好，整個(gè)制備工藝簡(jiǎn)單，成本較低，可廣泛應(yīng)用于電極材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電極材料領(lǐng)域，具體涉及導(dǎo)電微球的制備，尤其是涉及一種低成本制備鋰電池用石墨烯復(fù)合導(dǎo)電微球的方法。

背景技術(shù)

隨著全球經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，對(duì)能源的需求與日俱增，資源的消耗和環(huán)境的污染迫切的需要發(fā)展新的可信賴的可持續(xù)的能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換技術(shù)，例如:鋰離子電池(LIBs)、超級(jí)電容器(EC)等。目前最主要的方式為電池技術(shù)，電池能驅(qū)動(dòng)電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車等。例如，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的主要技術(shù)是電池技術(shù)—電池和汽油之間很大區(qū)別。對(duì)于能量?jī)?chǔ)存技術(shù)的研究和發(fā)展成為當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的重要內(nèi)容。

電極材料是影響儲(chǔ)能設(shè)備性能的關(guān)鍵。石墨烯由于獨(dú)特的性能在儲(chǔ)能器件等領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景，但是實(shí)際比電容較低。聚苯胺作為導(dǎo)電聚合物具有比電容高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是由于其體積膨脹、破裂和收縮，導(dǎo)致循環(huán)壽命較差。將PANI和石墨烯相結(jié)合利用其協(xié)同效應(yīng)提高其比電容和循環(huán)穩(wěn)定性被認(rèn)為是一種行之有效的方法。另外，三維的結(jié)構(gòu)，尤其是中空的結(jié)構(gòu)，可以有效的增加比表面、縮短傳質(zhì)傳荷的傳輸長(zhǎng)度。目前制備聚苯胺/石墨烯導(dǎo)電微球常使用靜電自組裝或靜電吸附工藝，以及以聚合物或二氧化硅為模板。

專利申請(qǐng)?zhí)?01610815594.0公開了一種聚苯胺-石墨烯空心微球的制備方法。首先利用亞硝酸異戊酯和對(duì)氨基苯磺酸對(duì)石墨烯進(jìn)行磺化，以所得到的磺化石墨烯作為Pickering乳化劑，其水分散液為水相，甲苯及苯胺單體為油相，進(jìn)行乳化，得到水包油(O/W)型乳液，繼續(xù)加入氧化劑過硫酸銨引發(fā)苯胺聚合，將油相甲苯除去之后，即可得到聚苯胺-石墨烯空心微球。該發(fā)明制得的空心微球材料相比于二維結(jié)構(gòu)聚苯胺-石墨烯復(fù)合材料具有更大的比表面積、更短的離子和電子傳輸路徑，在催化、微反應(yīng)器、傳感、儲(chǔ)能材料等方面具有更大的潛在應(yīng)用價(jià)值。

專利申請(qǐng)?zhí)?01710408395.2公開了一種自組裝三維石墨烯/聚苯胺/磷鎢酸復(fù)合材料、制備方法及其應(yīng)用，通所述復(fù)合材料通過將聚苯胺和磷鎢酸自組裝成微球后負(fù)載到三維石墨烯上構(gòu)成，其中，以質(zhì)量比計(jì)，三維石墨烯∶聚苯胺∶磷鎢酸＝12∶8∶40。該發(fā)明制備的三維石墨烯/聚苯胺/磷鎢酸復(fù)合材料不僅解決了微晶結(jié)構(gòu)鋰離子嵌入脫出困難的問題，還大幅度增加了其導(dǎo)電性，并且具有較好循環(huán)可逆性和穩(wěn)定性，用于鋰離子電池的正極材料時(shí)，可提高雜多酸分子簇電池的導(dǎo)電性。

專利申請(qǐng)?zhí)?01210434366.0公開了一種改性聚氯乙烯制備復(fù)合材料的方法，尤其是涉及石墨烯摻雜改性并具有核殼結(jié)構(gòu)聚苯胺包覆Fe₃O₄磁性納米粒子的高導(dǎo)電導(dǎo)磁聚氯乙烯的制備方法。該發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：使用微乳液原位聚合工藝制備出導(dǎo)電聚苯胺包覆Fe₃O₄微球，并通過化學(xué)鍵、范德華力使其吸附在石墨烯表面，從而改善聚苯胺包覆Fe₃O₄磁性納米粒子的分散性，解決易團(tuán)聚問題。

專利申請(qǐng)?zhí)?01510581961.0公開了一種石墨烯/聚苯胺復(fù)合空心微球的制備方法。首先制備石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料，將石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料作為顆粒乳化劑，分散在水中作為水相，苯乙烯及引發(fā)劑作為油相，進(jìn)行乳化，得到O/W型乳液，將分散相苯乙烯聚合后，再用溶劑溶解聚苯乙烯，得到石墨烯/聚苯胺復(fù)合空心微球。該發(fā)明可以通過調(diào)節(jié)乳化劑的用量、油水比、剪切速率等因素，得到不同尺寸的乳液滴，可簡(jiǎn)單方便地調(diào)控空心微球的尺寸，方法簡(jiǎn)單高效，制得的空心微球在催化、傳感器、超級(jí)電容器等方面具有潛在應(yīng)用。