[發明專利]一種類石榴籽結構高彈模導電組裝體的制備方法

有效

• 申請號: 202111573332.5
• 申請日: 2021-12-21
• 公開（公告）號: CN114496396B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 張玲潔;暴寧鐘;楊輝;陳曉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01M10/52;H01B13/00;B82Y30/00;B82Y40/00;C01B32/184;C01B32/198
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發明涉及新材料技術領域，旨在提供一種類石榴籽結構高彈模導電組裝體的制備方法。本發明采用原位還原法，通過精確調控單層氧化石墨烯表面官能團的水解、聚合程度，在石墨烯表面原位生長出Ag/Co/Ni復合顆粒，形成結合力優異的連續類石榴籽結構。同時，通過脂肪酸甲基單乙醇酰胺誘導作用，使得前驅體單層氧化石墨烯間形成較高強度的氫鍵連接，最終在復合顆粒表面獲得類似“石榴籽衣”的連續的石墨烯。本發明獲得導電組裝體具有更高的電導率，可以作為鋰離子電池等新能源電池的導電劑。具有較高的彈性模量，與電極材料的正負極都具有良好的匹配性。產品易于分散，能夠用于多種溶劑體系。制備工藝簡單，有利于規模化推廣。

技術領域

本發明涉及新材料技術領域，具體涉及一種類石榴籽結構高彈模導電組裝體的制備方法。

背景技術

能源和環境已成為人類最為關注的問題，開發新能源，減少化石燃料排放，實現低碳經濟是全球能源的變革趨勢，世界各國都紛紛制定了開發新能源和可再生能源開發利用規劃及采取相應措施，隨著“碳達峰”與“碳中和”雙碳目標的推進，新能源材料及器件的研究至關重要。

動力及儲能電池作為雙碳重要的支撐，是影響新能源產業發展的最關鍵因素之一。各國圍繞提高電池比容量、快速充放電、安全性、封裝和成組和降低成本等方向競相加大對動力鋰電池及相關儲能材料的研發和生產。我國大力發展新能源汽車動力電池及其主要配套高新技術和材料，加大對新能源開發和利用方面的投入和建設。

現在動力電池電極材料用導電劑主要以低端炭黑為主，為了滿足電極導電性的要求，需要添加大量不參與能量存儲的導電劑，反而降低了電極的能量密度，無法滿足動力型鋰離子電池儲能密度高和快速充放電的要求。同時，由于導電劑與電極材料模量不匹配，充放電過程中由于受熱等原因容易剝落，從而導致電池失效壽命短，甚至導致爆炸事故，極易對人身和社會環境安全造成危害。因此，開發高品質的新型導電劑材料是必然發展趨勢。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種類石榴籽結構高彈模導電組裝體的制備方法。

為解決技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種類石榴籽結構高彈模導電組裝體的制備方法，包括如下步驟：

(1)按質量比3：0.5：0.2稱取正辛醇、無水乙醇和去離子水，配制成混合溶液A，在85℃條件下加熱20分鐘；

(2)根據摩爾比1∶0.7∶0.3稱取AgNO3、Co(NO3)₂和Ni(NO3)₂，加入到加熱后的混合溶液A中；然后加入檸檬酸，檸檬酸與Ag的摩爾比為0.05：1；再置于120℃油浴中攪拌20-35分鐘，配制成2mol/L的溶液B；

(3)稱取0.5g/L的單層氧化石墨烯溶液，加入脂肪酸甲基單乙醇酰胺，攪拌40分鐘后，加入乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮，獲得溶液C；

其中，脂肪酸甲基單乙醇酰胺、乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮與氧化石墨烯的質量比為2.5:100:30:100；

(4)將溶液B加入到溶液C中，超聲分散后獲得溶液D；

(5)將溶液D加入反應釜中，在130-150℃保溫1.5-3小時，獲得溶液E；

(6)將溶液E噴霧干燥處理，即獲得類石榴籽結構高彈模導電組裝體；該導電組裝體中，在石墨烯表面原位生長出Ag/Co/Ni復合顆粒的連續結構，并在復合顆粒表面獲得連續的石墨烯。

作為本發明的優選方案，所述步驟(3)中，在單層氧化石墨烯溶液中，單層氧化石墨烯的片徑尺寸為2-10微米。

作為本發明的優選方案，所述步驟(4)中，所述超聲分散是指，在75℃下超聲分散處理5-10分鐘。