[發明專利]一種納米片狀導電劑

有效

• 申請號: 202110636390.1
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113380556B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 陳嘉煉;陳登龍;林雨婷
• 申請（專利權）人: 福建師范大學泉港石化研究院
• 主分類號: H01G11/36
• 分類號: H01G11/36;H01G11/32
• 代理公司: 泉州市潭思專利代理事務所(普通合伙) 35221
• 代理人: 程昭春

本發明提供一種納米片狀導電劑，包括以下步驟，首先將比表面積大于2500m²/g的超級活性炭與天然表面活性劑無患子皂甙和氧化鋯球混合后放入球磨機罐體中，然后控制球磨時間和轉速，最后過篩，冷凍干燥得到納米片狀導電劑。本發明通過控制加入的物質的質量比例以及制備參數后進行球磨，加入的天然表面活性劑無患子皂甙，在球磨過程中進行表面改性，清除表面能，消除表面靜電，提高其分散性；通過球磨對活性炭的結構進行調控并剝離，本發明使用的超級活性炭在剝離的同時能保留一部分微孔結構，得到的納米片狀導電劑不僅能夠實現側面存儲，電荷可吸附在納米片狀導電劑表面，將活性位點相互關聯，增強短層電子傳導，構建高效導電網絡，同時，保留的微孔能夠繼續儲存電子，提升電極的電化學性能。

技術領域

本發明屬于電池導電劑技術領域，具體涉及一種納米片狀導電劑。

背景技術

超級電容器，又叫電化學電容器、黃金電容或法拉第電容，它是一種電化學元件，但在其儲能的過程并不發生化學反應，通過極化電解質來儲能，這種儲能過程是可逆的，因此超級電容器可以反復充放電。超級電容器具有功率密度高、充電速度快、循環壽命長等優點，在新能源領域有巨大的應用潛力。作為超級電容器的核心部件，電極材料決定其整體的電化學性能。然而目前超級電容器的電極材料導電性普遍較低，因而想要保持其良好的大倍率充放電特性，需要加入導電性能更好的材料。目前常用的電池導電劑有炭黑、導電石墨、碳納米管、石墨烯等。石墨烯具有良好的導電性，是目前電阻率最小的材料，電阻率只有10^-6Ω/cm，其在常溫下的電子遷移率超過15000cm²/Vs，超過納米管和硅晶體，因而石墨烯在超級電容器領域具有巨大的發展空間，現有文獻中有公開了石墨烯材料在超級電容器中的應用，在作為導電劑使用的情況下，還能夠提升電容器的比容量。但是由于石墨烯自身易發生團聚的特點，很難均勻分散于材料中，而且產業化難度大，成本高，所以實際應用中，還不能真正產業化的應用到超級電容器上。

因此，如何得到一種導電性良好、制備工藝簡單，成本低同時能提高超級電容器的比容量的導電劑是目前人們亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種納米片狀導電劑，以比表面積大于2500m²/g的活性炭為原料，通過加入其它物質以及控制制備的參數得到，該納米片狀導電劑導電性良好、比表面積大、有效且穩定分散，能構建高效導電網絡，制備的工藝簡單，成本低，從而能夠提高超級電容器的電化學性能。

本發明的上述目的是通過以下技術方案得以實現：一種納米片狀導電劑，將比表面積大于2500m²/g的活性炭加入100ml罐體中，加入無患子皂甙與直徑為2mm-6mm氧化鋯球，進行球磨，并控制球磨的轉速為240r/min-320r/min，球磨時間為36h-72h，最后通過過篩，冷凍干燥得到所述納米片狀導電劑。

與現有技術相比，本發明針對現有超級電容器電極導電性能差的問題以及添加石墨烯到電極材料中作為導電劑使用時，由于其易發生團聚，較難分散的問題，采用上述技術方案，加入的天然表面活性劑無患子皂甙，在球磨過程中進行表面改性，清除表面能，消除表面靜電，提高其分散性；球磨對超級活性炭進行剝離，在剝離的同時保留微孔結構，使最后得到的納米片狀導電劑含有微孔結構，比表面積大，能夠吸附在活性物質顆粒表面將活性位點相互關聯，增強短層電子傳導，構建良好導電網絡；與此同時，納米片狀導電劑不僅能夠實現多側面存儲離子，而且微孔存儲電荷進一步提升電極材料比容量。另外這種以比表面積大于2500m²/g的活性炭制備納米片狀導電劑的方法簡單、效率高、實用性強，易于推廣。

進一步地，所述活性炭和所述無患子皂甙的重量份數比為90:1-5。

采用上述技術方案，當所述活性炭與所述無患子皂苷的重量份數比處于上述比例中時，其最后得到的納米片狀導電劑的品質更好，導電效果更好。

進一步地，所述氧化鋯球的數量為16-36顆。