[发明专利]一种复合碳材料导电剂

说明书

本发明提供了一种复合碳材料导电剂，以质量百分比计，所述复合碳材料导电剂包括10％‑80％硫掺杂多孔石墨烯，余量为导电分散质；其中，所述硫掺杂多孔石墨烯中的硫掺杂量为0.2‑15.0at％。本发明还提供了由该复合碳材料导电剂配置的导电浆料及锂离子电池。该复合碳材料导电剂采用硫掺杂的多孔石墨烯作为导电剂原料，能够有效提升锂电池的性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种复合碳材料导电剂。

背景技术

锂离子二次电池作为一种新型高能二次电源，具有比能量大、放电电压平稳、电压高、低温性能好、无污染、安全性能优越以及储存和工作寿命长、利用率高等优点。随着动力锂离子电池的迅猛发展，价格较为昂贵、资源有限的钴氧化物已经不堪重负。研究者已经将目光转移到资源丰富、环境友好、价格便宜的锰氧化物，磷酸盐等材料。这些材料的电导率都很低，但还要保持良好的大倍率充放电特性、较长的使用寿命，这正是目前动力锂离子电池工业所面临的一个巨大挑战。作为锂离子电池重要组成部分的导电剂，对改善电池性能有着重要的作用。能够提高充放电倍率、循环稳定性的新型导电剂的研究开发，已经成了锂离子电池研究的一个重要课题。

现有技术的锂离子电池主要使用导电石墨、乙炔黑和碳纳米管作为导电剂，乙炔黑是由呈球形的无定形碳颗粒组成的链状物，是目前使用最为广泛的导电剂，价格低廉，但为了达到增强电极活性物质间相互接触的目的，所需要的添加量较大，从而造成电极容量的下降；碳纳米管是呈线型的一维碳质材料，与乙炔黑相比，碳纳米管具有长径比大、结晶度高、导电性好等优势，且导电性能更佳、添加量少，但目前碳纳米管的价格昂贵，且作为导电剂使用时存在分散困难的缺点。虽然在锂电池领域，碳纳米管、掺杂的石墨烯或石墨烯等，显示出了比传统导电剂Super P和气相生长碳纤维更优异的性能，但是石墨烯的片状结构，会对锂离子扩散形成阻碍，从而造成电池的倍率性能下降。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种复合碳材料导电剂，该复合碳材料导电剂采用硫掺杂的多孔石墨烯作为导电剂原料，能够有效提升锂电池的性能。

为了达到前述的发明目的，本发明提供一种复合碳材料导电剂，以质量百分比计，所述复合碳材料导电剂包括10％-80％硫掺杂多孔石墨烯，余量为导电分散质；

其中，所述硫掺杂多孔石墨烯中的硫掺杂量为0.2-15.0at％。

根据本发明的具体实施例，优选地，所述硫掺杂多孔石墨烯的比表面积为800-2000m²/g，层数为1-20。

根据本发明的具体实施例，优选地，所述导电分散质包括碳纳米管、炭黑、石墨、多孔碳、富勒烯、石墨烯、生焦和熟焦中的一种或几种的组合。

根据本发明的具体实施例，优选地，以质量百分比计，所述复合碳材料导电剂包括10％-80％硫掺杂多孔石墨烯、10％-80％碳纳米管和10％-80％炭黑。

本发明提供的复合碳材料导电剂将寡层硫掺杂多孔石墨烯与碳纳米管、炭黑等导电分散质成分混合形成一种三维立体碳材料，该三维立体碳材料内部形成了点线面的三维导电网络，因此，该复合碳材料导电剂作为导电剂用在锂离子电池正极领域，能使锂离子电池的电化学性能得到了很好地提升，应用该复合碳材料导电剂的锂离子电池，在2.0C的大电流密度下放电比容量达到了167mAh/g以上。

本发明还提供一种导电浆料，该所述导电浆料中含有导电溶剂及上述的复合碳材料导电剂，其中，以质量百分比计，所述复合碳材料导电剂的含量为0.01-10.0％，余量为导电溶剂。

根据本发明的具体实施例，优选地，所述导电溶剂包括氮甲基吡咯烷酮或水。

本发明再提供一种锂离子电池，所述锂离子电池采用上述导电浆料作为正极导电浆料。