[發明專利]一種石墨烯-鋰離子導體材料復合導電漿料、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 202110483733.5
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113193199A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 馬池;劉兆平;秦志鴻;賀志龍;劉鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/58;H01M4/13;H01M4/139;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張柳

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種石墨烯?鋰離子導體材料復合導電漿料、其制備方法及應用。所述石墨烯?鋰離子導體材料復合導電漿料由包括組分a、組分b和有機溶劑的原料制備得到；所述組分a包括鋰離子導體材料和/或碳包覆鋰離子導體材料；所述組分b包括石墨烯。本發明的石墨烯?鋰離子導體材料復合導電漿料中，納米級磷酸鹽組分均勻分散在各石墨烯薄層之間，石墨烯薄層形成阻隔。可有效抑制石墨烯薄層間的回疊效應及團聚，提高復合導電漿料的分散性和穩定性，同時石墨烯提高了磷酸鹽組分的導電性，提高了該組份離子導電性能及電化學性能的發揮，即磷酸鹽與石墨烯等導電碳之間具有協同效應，提高了復合導電漿料的綜合性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種石墨烯-鋰離子導體材料復合導電漿料、其制備方法及應用。

背景技術

鋰離子電池具有能量密度高、循環壽命長等特點，是消費類電子領域、純電動汽車和混合動力車領域重要的儲能裝置。目前，大量用于動力鋰離子電池的正極材料主要有尖晶石錳酸鋰、層狀結構三元正極材料和橄欖石磷酸鹽正極材料。

正極材料的電導率較低，需要在材料顆粒間添加適量的導電劑構建致密的導電網絡，為電子傳輸提供快速通道。傳統上，大量采用的導電材料為導電石墨、導電炭黑(含乙炔黑、SuperP-Li等)，近年來采用碳納米管、石墨烯等新型導電材料或該新型導電碳與導電石墨、導電炭黑、導電金屬粒子或納米線復配形成復合的導電劑獲得良好的發展，其中以石墨烯、碳納米管為組分的復合導電劑的復配效果較明顯，但是石墨烯、碳納米管皆為納米級高級碳材料，存在比表面積大、容易團聚導致分散困難的缺點，為解決該問題，發展出了將石墨烯等碳材料預先分散在溶劑(水系、及有機系)中的產品，即復合導電漿料。

鋰離子電池的工作原理為鋰離子的嵌入和脫出，因此，正負極及電解液所組成的電池體系還需具有良好的離子導電性，隨著電動汽車的發展，對動力電池鋰離子電池的能量密度要求、高倍率充放電性能(快充及快放)越來越高，隨之而來的安全性問題也越來越突出。因此，如何改善鋰離子電池的離子電導率及安全性，受到了學術界和產業界的廣泛關注。

現有技術提供的石墨烯導電漿料在組分上較普遍的是純石墨烯或石墨烯和其它碳材料的混合，即將石墨烯組分(包括氧化石墨烯、插層剝離石墨烯)、其它導電碳(如sp、cnt、乙炔黑等，以及石墨類材料)分散在溶劑中，形成復合導電漿料。如中國專利CN109728301A描述了由含氧化還原法制備的石墨烯一和液相剝離法制備的石墨烯二組成的石墨烯的鋰電池導電漿料；中國專利CN201811606781.3提供了由兩種及以上含不同缺陷石墨烯，利用石墨烯的缺陷及多孔的特性，提高導電漿料的鋰離子傳導；此外，改進的方案是在現有導電漿料基礎上加入其它導電組分(非導電碳材料)，如中國專利CN107393622B報道了一種復合導電劑，包括石墨烯材料和改性亞氧化鈦材料，改性亞氧化鈦材料的表面帶有羥基基團，與石墨烯材料緊密復合。因此，現有技術方案基本集中于導電材料的導電功能方面，從而提高導電漿料的應用，其功能較單一，存在無法提高鋰離子電導率和安全性能的不足。

此外，現有技術在技術方案上更多的是集中于漿料的制備方法的改進、制備設備的創新，目的是解決石墨烯復合漿料中納米碳材料表面積大、容易團聚的問題。如中國專利CN109903931A提供了一種石墨烯復合導電漿料，先制備石墨烯漿液，后加入制備的導電分散劑漿液中，再加入制備的粘結劑膠液，經研磨分散處理獲得復合導電漿料，據描述該漿料具有良好的分散性；中國專利CN201710548191.9描述了通過攪拌、研磨、剪切等方法對不同組分依次處理的分散制備方法，并且提供了一種對撞設備“將兩股高壓液流在同軸相向流道中對撞”。

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石墨烯-鋰離子導體材料復合導電漿料、其制備方法及應用，本發明提供的石墨烯復合導電漿料的離子電導率較高，由這種石墨烯復合導電漿料制備的鋰離子電池的安全性能較高。

本發明提供了一種石墨烯-鋰離子導體材料復合導電漿料，由包括組分a、組分b和有機溶劑的原料制備得到；