[發明專利]一種石墨烯復合導電漿料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811058418.2
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN110890544A
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 田軍;朱繼濤;李國敏
• 申請（專利權）人: 深圳格林德能源有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種石墨烯復合導電漿料及其制備方法，該漿料包含2%~5%的石墨烯、2%~5%的導電碳材料、0.1%~0.5%的分散劑、0.5%~2%的增稠劑以及當量的溶劑。其制備方法包括：將分散劑完全溶解于溶劑中，加入石墨烯進行攪拌，再加入導電碳材料，混合攪拌均勻，形成初始導電漿料；將初始導電漿料轉至高速剪切乳化高壓均質機中進行剪切分散；將復合導電漿料轉移至攪拌器中，加入增稠劑，進行真空攪拌，形成分散均勻穩定的石墨烯復合導電漿料。本發明制備的復合導電漿料分散均勻、儲存穩定，制備方法綠色環保、工藝簡單、操作簡便，生產效率高，適合批量生產，可提高電池的電化學性能，降低電池內阻，改善電池循環性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池制造技術領域，具體涉及到一種石墨烯復合導電漿料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池目前大多采用的導電劑為碳納米管、乙炔黑或導電炭黑等導電碳材料及其多種導電碳材料的復合。單純使用碳納米管、乙炔黑或導電炭黑或其復合的產品，易發生團聚沉降現象，且保質期短；同時碳納米管、乙炔黑或導電炭黑導電性能有限，使用量較大才得以實現所需要的導電性能，在一定程度上降低鋰離子電池的能量密度。

石墨烯是由單層碳原子緊密堆積而成的二維蜂窩狀的碳材料，由于其超高的電子遷移率、熱導率、優異的電子傳導率以及力學性能，而引起廣泛關注。然而，一般宏量制備的石墨烯通常是由單層或少層石墨烯(<10層) 混搭而成的微納米材料。生產單層石墨烯工藝復雜，生產成本高，采用單層石墨烯作為導電漿料的原料必然會增加成本。因此，一般選擇層數為十層以內的石墨烯作為原料，而高于十層的一般稱為石墨，在使用過程中需要將其剝離，才能改善其導電性能，降低了生產效率。選擇石墨烯為原料制備石墨烯導電漿料，首先需要解決其分散均勻性能。分散性能直接影響到導電漿料的導電性能，進一步影響到鋰離子電池的電化學性能。其次，石墨烯導電漿料的儲存穩定性。目前，所制備的石墨烯儲存穩定性較差，容易二次團聚而沉淀，將會影響后期使用，因此需要對其進行改善。

石墨烯作為一種二維新型材料，在二維平面導電性能優異，但是通過與碳納米管、乙炔黑或導電炭黑等一維導電碳材料復合使用，具有協同作用，可以形成三維導電網絡結構，使其導電性能更加優異，對于提高鋰離子電池材料的電化學性能更加顯著。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種石墨烯復合導電漿料及其制備方法，以改善電極的導電性能以及導電漿料的分散性和儲存穩定性。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種石墨烯復合導電漿料，該復合導電漿料按照質量分數的組成為：2%~5%的石墨烯、2%~5%的導電碳材料、0.1%~0.5%的分散劑、0.5%~2%的增稠劑，余量為溶劑的量。

優選的，所述的石墨烯為石墨烯微片，其層數不超過10層。

優選的，所述的導電碳材料為碳納米管、導電炭黑、乙炔黑中的一種或多種的組合。

優選的，所述的分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉、聚甲基丙烯酸鈉中的一種或多種的組合；所述的增稠劑為去羧甲基纖維素鈉或聚乙烯醇。

優選的，所述的溶劑去離子水和乙醇，其比例為10:1。

一種石墨烯復合導電漿料制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將分散劑和溶劑加入攪拌器中，以500~1000rpm/min的轉速進行攪拌，直至分散劑完全溶解，然后將石墨烯加入至分散液中，以1000~1500rpm/min的轉速進行攪拌，攪拌30~60min，最后加入導電碳材料，混合均勻，形成初始導電漿料；

（2）將步驟（1）所述的初始導電漿料轉至高速剪切乳化高壓均質機中進行剪切分散，剪切過程中開啟冷卻循環水進行降溫處理，其工作頻率為30~50Hz，時間為20~60min；