一种复合导电粉体及其制备方法技术

本发明专利技术属于材料化学技术领域，具体涉及一种复合导电粉体及其制备方法，本发明专利技术复合导电粉体包括石墨烯粉体、碳纳米管、导电碳黑和分散剂，该复合导电粉体是在分散剂的作用下将石墨烯粉体在水系中通过高压均质或砂磨的方法制成水系浆料，然后通过喷雾干燥制成粉体，后通过气流粉碎的方法将粉体分散成均匀粒度。该复合粉体材料具有分散性较好，不易团聚的优点，且可适用于锂离子电池油、水系材料，提高电池初期容量以及倍率性能。池初期容量以及倍率性能。池初期容量以及倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
一种复合导电粉体及其制备方法


[0001]本专利技术属于材料化学
，具体涉及一种复合导电粉体及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有工作电压高、比容量大、放电平稳、体积小、质量轻、无记忆效应、安全、寿命长、对环境友好等优点，在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等领域展示了广阔的应用前景。锂离子电池的正负极活性材料一般为过渡金属氧化物，如：LiCoO2、LiNi
x
Co
(1
‑
x)
O2和尖晶石LiMn2O4等，以及过渡金属的磷酸盐LiMPO4。这些过渡金属氧化物一般是半导体或是绝缘体，电导率普遍较低，造成在较大电流条件下放电时容量往往难以完全发挥，严重限制了锂离子的功率性能。目前主要的解决方案是在电池制备过程中加入大量的具有较高电子电导率的碳材料作为导电剂使用，以期通过在电极内部构建快速电子传导的网络来提高锂离子电池在高功率工作条件下的性能。
[0003]现有技术使用的锂离子电池导电剂主要有：(1)导电炭黑；(2)碳纳米管；(3)石墨烯等。
[0004]其中，导电炭黑是以粉体形式加入到正、负极活性物质中。现有技术中添加导电炭黑的优势是直接添加粉体、无需制成浆料，工艺简单便于操作，劣势是导电炭黑导电性能较碳纳米管、石墨烯差，且添加量高，一般达添加量达到到3
‑
6％，如果添加量低，就会导致电池容量低。
[0005]而碳纳米管、石墨烯均是制成分散均匀的导电浆料添加到正、负极活性物质中。现有技术中添加碳纳米管与石墨烯的优势是导电性好，在电池活性物质中添加量低，能够提高电池容量以及倍率性能，劣势是需要做成分散均匀的浆料添加到活性物质中。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的是为了克服现有技术的不足而提供一种复合导电粉体及其制备方法，本专利技术的复合导电粉体是在分散剂的作用下在水系中通过高压均质或砂磨的方法制成水系浆料，然后通过喷雾干燥制成粉体，后通过气流粉碎的方法将粉体分散成均匀粒度。该复合粉体材料具有分散性较好，不易团聚的优点，且可适用于锂离子电池油、水系材料，提高电池初期容量以及倍率性能，本专利技术的内容如下：
[0007]本专利技术的第一个目的在于提供一种复合导电粉体，其技术点在于：按照重量份数计，所述复合导电粉体包括30
‑
60重量份的石墨烯粉体、10
‑
30重量份的碳纳米管、10
‑
30重量份的导电碳黑和10
‑
20重量份的分散剂。
[0008]在本专利技术的有的实施例中，所述石墨烯粉体由鳞片石墨或者膨胀石墨制备而成。
[0009]在本专利技术的有的实施例中，所述碳纳米管为多壁碳纳米管或单壁碳纳米管。
[0010]在本专利技术的有的实施例中，上述的复合导电粉体配方体系中分散剂为卵磷脂、聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种。
[0011]本专利技术的第二个目的在于提供一种复合导电粉体的制备方法，其技术点在于：包
括以下步骤
[0012]步骤一，水系复合浆料的制备：将原材料石墨粉体和分散剂置于去离子水中混合均匀后置于高压均质机中进行第一次均质处理，得到粒度D90<10μm的水系复合浆料；
[0013]步骤二，复合导电浆料的制备：将碳纳米管和导电碳黑步混合均匀后置于步骤一中得到的粒度D90<10μm的水系复合浆料中进行第二次均质处理，得到粒度D90<7μm的复合导电浆料；
[0014]步骤三，复合导电粉体的制备：将步骤二得到的粒度D90<7μm的复合导电浆料进行喷雾干燥后将进行气流粉碎得到粒度D90<5μm的复合导电粉体。
[0015]在本专利技术的有的实施例中，上述的复合导电粉体制备方法的步骤一中第一次均质处理的压强为700
‑
900bar。
[0016]在本专利技术的有的实施例中，上述的复合导电粉体制备方法的步骤二中第二次均质处理的压强为300
‑
500bar。
[0017]在本专利技术的有的实施例中，上述的复合导电粉体制备方法的步骤二中复合导电浆料的粘度为300
‑
2000cp。
[0018]在本专利技术的有的实施例中，上述的复合导电粉体制备方法的步骤三中喷雾干燥进料温度200
‑
220℃，出料温度120
‑
140℃。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的复合导电粉体及其制备方法有益效果为：
[0020]1、本专利技术的复合导电粉体不含有溶剂NMP，因此无需再使用时通过烘烤挥发掉溶剂NMP，在降低成本的同时减少了后续制备工序，操作更加简便有利于工业化大规模生产。
[0021]2、本专利技术的复合导电粉体导电性比单一的碳纳米管好，故而添加量会比碳纳米管低。
[0022]3、本专利技术的复合导电粉体既可以添加到锂离子电池正极材料又可以添加到负极材料。
附图说明
[0023]图1为实施例1
‑
5和对比例1
‑
2在正极磷酸铁锂中不同添加量与极片电阻率曲线；
[0024]图2为实施例1
‑
5和对比例1
‑
2在在正极三元材料中不同添加量与极片电阻率曲线。
具体实施方式
[0025]下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。
[0026]实施例1
[0027]步骤一：称取12g石墨烯粉体、4.8g卵磷脂、470g去离子水，将石墨烯粉体和卵磷脂置于去离子中水混合均匀，倒入高压均质机料杯中，在800bar的压力下进行第一次均质分散处理，直至经测试浆料粒度D90<10μm，其中的石墨烯粉体由鳞片石墨制备而成；
[0028]步骤二：称取8.4g碳纳米管、4.8g导电碳黑，置于均质料杯中，混合均匀后，经400bar压力下进行第二次均质分散处理，直至浆料粒度D90<7μm，从而得到复合导电浆料，
该浆料粘度约为300cp，碳纳米管为多壁碳纳米管。
[0029]步骤三：将该浆料进行喷雾干燥，进料温度210℃，出料温度130℃，得到约30g复合粉体(其中石墨烯粉体占比：40％、碳纳米管占比：28％、导电碳黑占比：16％、分散剂占比：16％)。将该复合粉体气流粉碎，直至粒度D90<5μm。得到最终用于电池的复合粉体。
[0030]实施例2
[0031]步骤一：称取9g石墨烯粉体、6g聚乙烯醇、470g去离子水，将石墨烯粉体和卵磷脂置于去离子中水混合均匀，倒入高压均质机料杯中，在800bar的压力下进行第一次均质分散处理，直至经测试浆料粒度D90<7μm，其中的石墨烯粉体由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合导电粉体，其特征在于：按照重量份数计，所述复合导电粉体包括30
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60重量份的石墨烯粉体、10
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30重量份的碳纳米管、10
‑
30重量份的导电碳黑和10
‑
20重量份的分散剂。2.根据权利要求1所述的一种复合导电粉体，其特征在于：所述石墨烯粉体由鳞片石墨或者膨胀石墨制备而成。3.根据权利要求1所述的一种复合导电粉体，其特征在于：所述碳纳米管为多壁碳纳米管或单壁碳纳米管。4.根据权利要求1所述的一种复合导电粉体，其特征在于：所述分散剂为卵磷脂、聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种。5.一种复合导电粉体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤步骤一，水系复合浆料的制备：将原材料石墨粉体和分散剂置于去离子水中混合均匀后置于高压均质机中进行第一次均质处理，得到粒度D90<10μm的水系复合浆料；步骤二，复合导电浆料的制备：将碳纳米管和导电碳黑步混合均匀后置于步骤一中得到的粒度D90&...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建兴，曹礼洪，李芷菁，白俊，方波，郝浪浪，
申请(专利权)人：广东一纳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：