[發明專利]一種高分散穩定性的改性石墨烯復合漿料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811526713.6
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN111326274B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 岳利;徐亮;趙永彬;馬立軍
• 申請（專利權）人: 山東歐鉑新材料有限公司
• 主分類號: H01B1/24
• 分類號: H01B1/24;H01B13/00;H01M4/62
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種改性石墨烯復合漿料，按原料質量百分比組成，包括1～40重量份的膨脹石墨、0.01～10重量份的第一分散劑、0.01～4重量份的第一消泡劑、40～99重量份第一溶劑，以及分散劑、流變助劑、消泡劑、第二溶劑和溶劑。本發明提供的復合漿料，在不影響石墨烯導電漿料熱學、電學性能的基礎上，大大提高了石墨烯導電漿料的分散穩定性，有效延長了產品穩定儲存時間。而且本發明制備過程，設備易得，助劑簡單，適用于單層石墨烯，少層石墨烯及石墨烯微片，更有效的解決了石墨烯在下游應用中存在的分散困難，有利于石墨烯下游的大規推廣應用。

技術領域

本發明屬于石墨烯技術領域，涉及一種改性石墨烯復合漿料及其制備方法，尤其涉及一種高分散穩定性的改性石墨烯復合漿料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池具有工作電壓高、比能量高、循環壽命長、重量輕、白放電少、無記憶效應與性能價格比高等優點，已成為高功率電動車輛、人造衛星、航空航天等領域可充式電源、便攜式電子產品和新能源交通工具的主要選擇對象。隨著鋰離子電池在動力電池領域需求的增加，電池內阻大、功率密度低、循環壽命短、穩定性低、容易發熱產生安全事故等問題日益凸顯也亟待解決。其中，正極材料錳氧化物，磷酸鹽等材料電導率都很低，但還要保持良好的大倍率充放電性能、較長的使用壽命，這正是目前動力鋰離子電池工業所面臨的一個巨大挑戰。負極石墨材料的導電性稍好，但是在多次充放電中，石墨材料的膨脹收縮，使石墨顆粒間的接觸減少，間隙增大，甚至有些脫離集流體，成為死的活性材料，不再參與電極反應，所有也需要加入導電劑保持循環過程中負極材料導電性的穩定。同時，隨著國家對新能源用動力鋰電池的能量密度要求越來越高，2020年單體能量密度達到350wh/kg以上，以硅碳負極為代表的高容量型負極材料逐漸扮演負極材料中的重要角色，硅碳負極材料的高體積膨脹倍率和低導電性是限制其應用的兩大難題。故動力鋰電池用導電劑的研究和開發對推進動力鋰電池的革新換代至關重要。

石墨烯是單層石墨片構成的二維碳納米結構材料，石墨烯具有優異的力學、電學和熱學性能。石墨烯的電子遷移率可達2x10⁴cm²·V^-1·S^-1為硅的100倍，在室溫下石墨烯的電阻率可達10⁸S/m，可耐受10⁸A/cm²的電流，是銅耐受能力的100倍，熱導率為3000～5000W/m·K，可以金剛石媲美，比表面積可達2630m²·g^-1。石墨烯的這些優異的性能在鋰離子電池、超級電容器等領域有廣泛的應用前景，也已經引起科學界與工業界的廣泛關注。制備方法決定了材料的性能。目前，國內外發展了多種石墨烯粉末的制備方法，包括：化學氧化還原法，有機合成法，插層膨脹法和液相解理法等。

雖然現有工藝中，石墨烯的大量制備還限于通過化學氧化再還原的途徑來實現，但是也并未形成成熟的產業化生產和應用。然而，通過化學氧化再還原方法，石墨烯上修飾了多種官能團并產生大量缺陷，在電學，熱學等多種性能方面遠遠差于本征的石墨烯，大大限制了石墨烯的實際應用。因而，通過石墨烯的制備方法的改進，獲得大量低成本、高導電、高導熱的高質量石墨烯，將是石墨烯工業化制備發展的必然趨勢，也是石墨烯在導電、導熱方面應用的前期基礎。但是石墨烯由于大的比表面積，在加工過程中極易發生不可逆堆垛(堆疊)，使得石墨烯的分散性較差，限制了石墨烯高導電、高導熱性能的發揮。

因此，如何能夠提高石墨烯的分散性和穩定性，而且還能適應大規模產業化推廣和應用，進而保證和提高石墨烯在后續應用中導電和導熱性能，已成為領域內各研發企業及諸多一線研究人員亟待解決的問題之一。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種改性石墨烯復合漿料及其制備方法，特別是一種高分散穩定性的改性石墨烯復合漿料，本發明通過添加劑和特定的物理加工順序相配合，大大提高了石墨烯導電漿料的分散穩定性，有效延長了產品穩定儲存時間，同時制備過程設備易得，助劑簡單，有利于工業化的大規模推廣和應用。