一种片径分布比例可调的石墨烯导电剂、其制备方法、负极及锂离子电池技术

本发明专利技术提供一种片径分布比例可调的石墨烯导电剂，包括以下质量分数的组分：石墨烯材料：0.1～20％；分散剂：0.2～18％；其他助剂：0～12％；水：80～99.8％；所述石墨烯材料包括D50为0.1～3μm的第一石墨烯、D50为2～10μm的第二石墨烯和D50为8～20μm的第三石墨烯中的两种或三种。本发明专利技术的石墨烯导电剂中，不同片径的石墨烯能够提供三维导电网络中面向维度的导电，具有很低的位阻效应，能有效提高电池的倍率性能；不同片径在活性材料中的搭桥作用，大幅度降低极片电阻率，有效提高锂电池的比容量和倍率性能。本发明专利技术还提供一种片径分布比例可调的石墨烯导电剂的制备方法，一种负极及锂离子电池。

【技术实现步骤摘要】
一种片径分布比例可调的石墨烯导电剂、其制备方法、负极及锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种片径分布比例可调的石墨烯导电剂、其制备方法、负极及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池具有低成本、环境友好、高比能量、无记忆效应、质量轻等特点，成为动力电源(医疗设备、娱乐设备、计算机、通讯设备、电动汽车、航天飞行器等)的重要组成部分。锂离子电池正极常采用过渡金属氧化物为活性材料，例如层状钴酸锂、镍酸锂、镍钴酸锂或磷酸铁锂等，负极常采用石墨、硅基材料等作为活性材料。虽然硬碳、石墨等导电性良好的活性材料会作为负极电极材料，但是在多次充放电循环过程中会发生膨胀收缩，导致活性材料之间产生不良接触，因此，迫切需要选取具有优良导电性、低密度、结构及化学性能稳定的导电剂添加至活性材料中。导电剂一般可分为金属系导电剂(银粉、铜粉、镍粉等)、金属氧化物系导电剂(氧化锡、氧化铁、氧化锌等)、碳系导电剂(炭黑、石墨等)、复合导电剂(复合粉、复合纤维等)以及其他导电剂。导电剂加入锂离子电池中不能参加电池中的氧化还原反应，要有很高的抗酸碱腐蚀能力，碳系导电剂除了满足上述条件外，还具有低成本、质量轻等特点。碳系导电剂主要为导电石墨、导电炭黑、纤维状导电剂、石墨烯。自石墨烯被发现以来，将其用于负极导电剂一直备受关注，但现有的石墨烯导电剂性能仍有待改善，如何大规模制备性能良好的石墨烯导电剂是现在要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种片径分布比例可调的石墨烯导电剂、其制备方法、负极及锂离子电池，本专利技术中的石墨烯导电剂具有优异的电化学性能。本专利技术提供一种片径分布比例可调的石墨烯导电剂，包括以下质量分数的组分：石墨烯材料：0.1～20％；分散剂：0.2～18％；其他助剂：0～12％；水：80～99.8％；所述石墨烯材料包括D50为0.1～3μm的第一石墨烯、D50为2～10μm的第二石墨烯和D50为8～20μm的第三石墨烯中的两种或三种。优选的，所述石墨烯材料中，第一石墨烯的质量分数为10～90％，第二石墨烯的质量分数为10～90％，第三石墨烯的质量分数为0～40％。优选的，所述其他助剂包括稳定剂、降粘剂、抑菌剂和碱性介质中的一种或几种。如上文所述的片径分布比例可调的石墨烯导电剂的制备方法，包括以下步骤：A)将分散剂和其他助剂加入水中，搅拌均匀，得到助剂溶液；B)在所述助剂溶液中加入第一石墨类碳材料，在超声的条件下搅拌分散，得到第一预分散液；C)将所述第一预分散液研磨后在100～200MPa的压力下进行均质剥离，得到含有第一石墨烯和第二石墨烯的石墨烯导电剂；或者，D)在所述步骤C)中得到的石墨烯导电剂中加入第二石墨类碳材料，在超声的条件下搅拌分散，得到第二预分散液；E)将所述第二预分散液研磨后在50～150MPa的压力下进行均质剥离，得到含有第一石墨烯和第二石墨烯的石墨烯导电剂；所述步骤C)和步骤E)中的石墨烯导电剂中，第一石墨烯和第二石墨烯的比例不同；或者，F)在所述步骤E)得到的石墨烯导电剂中加入第三石墨类碳材料，在超声的条件下搅拌分散，得到第三预分散液；G)将所述第三预分散液研磨后在10～60MPa的压力下进行均质剥离，得到含有第一石墨烯、第二石墨烯和第三石墨烯的石墨烯导电剂。优选的，所述步骤B)中超声的功率为2～4kW，搅拌的线速度为5～12m/s；所述步骤C)先使用0.3～2.0mm的锆珠以200～1000rpm的转速进行研磨，然后再使用0.1～1.0mm的锆珠以500～2000rpm的转速进行研磨。优选的，所述步骤D)中超声的功率为2～4kW，搅拌的线速度为5～12m/s；所述步骤E)先使用0.3～2.0mm的锆珠以200～1000rpm的转速进行研磨，然后再使用0.1～1.0mm的锆珠以500～2000rpm的转速进行研磨。优选的，所述步骤F)中超声的功率为3～6kW，搅拌的线速度为10～15m/s；所述步骤G)使用0.3～2.0mm的锆珠以200～1000rpm的转速进行研磨。本专利技术提供一种负极，包括上文所述的片径分布比例可调的石墨烯导电剂。优选的，所述片径分布比例可调的石墨烯导电剂在负极中的添加的质量百分数为0.1～5％。本专利技术提供一种锂离子电池，包括上文所述的负极。本专利技术提供了一种片径分布比例可调的石墨烯导电剂，包括以下质量分数的组分：石墨烯材料：0.1～20％；分散剂：0.2～18％；其他助剂：0～12％；水：80～99.8％；所述石墨烯材料包括D50为0.1～3μm的第一石墨烯、D50为2～10μm的第二石墨烯和D50为8～20μm的第三石墨烯中的两种或三种。本专利技术中的石墨烯导电剂中，石墨烯材料为不同片径的石墨烯复合而成，能够提供三维导电网络中面向维度的导电，具有很低的位阻效应，能有效提高电池的倍率性能；不同片径在活性材料中的搭桥作用，大幅度降低极片电阻率，有效提高锂电池的比容量和倍率性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例2中的石墨烯浆料在负极活性料中的SEM图；图2为本专利技术实施例6中的石墨烯浆料在负极活性料中的SEM图。具体实施方式本专利技术提供了一种片径分布比例可调的石墨烯导电剂，包括以下质量分数的组分：石墨烯材料：0.1～20％；分散剂：0.2～18％；其他助剂：0～12％；水：80～99.8％；所述石墨烯材料包括D50为0.1～3μm的第一石墨烯、D50为2～10μm的第二石墨烯和D50为8～20μm的第三石墨烯中的两种或三种。在本专利技术中，所述石墨烯材料由不同粒径或片径的石墨烯材料复配而成，优选为两种或三种粒径复配而成，具体的，可以是D50为0.1～3μm的第一石墨烯与D50为2～10μm的第二石墨烯复配得到，也可以是D50为0.1～3μm的第一石墨烯、D50为2～10μm的第二石墨烯和D50为8～20μm的第三石墨烯复配得到；所述石墨烯材料的质量分数优选为0.1～20％，更优选为1～18％，最优选为5～15％。在本专利技术的石墨烯材料中，第一石墨烯的质量分数优选为10～90％，更优选为20～80％，最优选为30～70％，最最优选为40～60％，具体的，在本专利技术的一个实施例中，可以是20％，在本专利技术的另一个实施例中，可以是30％，在本专利技术的另一个实施例中，可以是40％，在本专利技术的另一个实施例中，可以是50％，在本专利技术的另一个实施例中，可以是80％；第二石墨烯的质量分数优选为10～90％，更优选为20～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种片径分布比例可调的石墨烯导电剂，包括以下质量分数的组分：/n石墨烯材料：0.1～20％；/n分散剂：0.2～18％；/n其他助剂：0～12％；/n水：80～99.8％；/n所述石墨烯材料包括D50为0.1～3μm的第一石墨烯、D50为2～10μm的第二石墨烯和D50为8～20μm的第三石墨烯中的两种或三种。/n

【技术特征摘要】
1.一种片径分布比例可调的石墨烯导电剂，包括以下质量分数的组分：
石墨烯材料：0.1～20％；
分散剂：0.2～18％；
其他助剂：0～12％；
水：80～99.8％；
所述石墨烯材料包括D50为0.1～3μm的第一石墨烯、D50为2～10μm的第二石墨烯和D50为8～20μm的第三石墨烯中的两种或三种。


2.根据权利要求1所述的石墨烯导电剂，其特征在于，所述石墨烯材料中，第一石墨烯的质量分数为10～90％，第二石墨烯的质量分数为10～90％，第三石墨烯的质量分数为0～40％。


3.根据权利要求1所述的石墨烯导电剂，其特征在于，所述其他助剂包括稳定剂、降粘剂、抑菌剂和碱性介质中的一种或几种。


4.如权利要求1～3任意一项所述的片径分布比例可调的石墨烯导电剂的制备方法，包括以下步骤：
A)将分散剂和其他助剂加入水中，搅拌均匀，得到助剂溶液；
B)在所述助剂溶液中加入第一石墨类碳材料，在超声的条件下搅拌分散，得到第一预分散液；
C)将所述第一预分散液研磨后在100～200MPa的压力下进行均质剥离，得到含有第一石墨烯和第二石墨烯的石墨烯导电剂；
或者，
D)在所述步骤C)中得到的石墨烯导电剂中加入第二石墨类碳材料，在超声的条件下搅拌分散，得到第二预分散液；
E)将所述第二预分散液研磨后在50～150MPa的压力下进行均质剥离，得到含有第一石墨烯和第二石墨烯的石墨烯导电剂；
所述步骤C)和步骤E)中的石墨烯导电剂中，第一石墨烯和第二石墨烯的比例不同；
或者，
F)在所述步骤E)得...

【专利技术属性】
技术研发人员：马强，李国英，方盛强，
申请(专利权)人：东莞市海洲新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44