[发明专利]一种含分散助磨剂的石墨烯浆料及其制备方法

说明书

本发明提供一种含分散助磨剂的石墨烯浆料及其制备方法,所述石墨烯浆料由石墨烯、分散助磨剂和溶剂组成；其中,所述分散助磨剂为炭黑碎粒,由激光粒度仪测试的所述炭黑碎粒的粒径D50小于300nm。制备所述石墨烯浆料时，分散助磨剂会降低膨胀石墨研磨剥离的难度，在膨胀石墨片层之间的分散助磨剂很容易滑移而降低浆料粘度改善流变性，提高砂磨效率，同时浆料中炭黑碎粒还可以作为石墨烯的物理阻隔分散剂用，制备获得的石墨烯浆料导电性好。

技术领域

本发明属于石墨烯浆料领域，具体涉及一种含分散助磨剂的石墨烯浆料及其制备方法。

背景技术

石墨烯是一种薄层二维纳米材料，具有高比表面积、高表面能，片层间有强的范德华力和大π键共轭作用，很容易团聚和回叠。在液相剥离法制备石墨烯时，为了防止剥离出来的石墨烯发生不可逆回叠，一般须加入分散剂来防止团聚和回叠。

现在业内通常添加的分散剂是有机类的表面活性剂或者有机高分子，从某种意义上来说，这类有机分散剂是一种杂质，会影响石墨烯性能的发挥，尤其是导电性能。比如：(1)表面活性剂，如：专利CN201610001211.6使用的常规分散剂聚乙烯醇、明胶、吐温系列、司盘系列；(2)聚合物包敷阻隔剂，如：专利CN201510962558.2中添加PVDF；(3)π-π耦合分散剂，如：专利CN201510770154.3中添加含苯胺低聚物单元的电活性高分子的π-π复合物。

另一种业内常添加的分散剂是小尺寸无机类分散剂，本质上是一种物理阻隔剂，如添加炭黑、碳管。比如专利CN201410828853.4中添加小尺寸阻隔剂：乙炔黑、科琴黑、碳纳米管。但由于乙炔黑、科琴黑、碳纳米管与石墨烯的尺寸较难匹配，彼此接触点少、接触面积小造成结合力弱，所以除了添加小尺寸阻隔剂外，还需添加分散剂和胶粘剂，这些会影响最终导电性。面对这种情况，急需寻找与石墨烯体系兼容、添加量少且不影响导电的分散剂。

在液相剥离法以膨胀石墨为原料来制备石墨烯时，主要发生两种作用：膨胀石墨片层之间剥离和石墨片径减小，现在工业上常用砂磨机来剥离和破碎。其中的技术难点是膨胀石墨片强度很高，不易破碎和剥离，为了达到要求的粒度和片层厚度，需要剥离研磨很长的时间且对设备要求很高，这样会导致生产成本居高不下影响石墨烯浆料的推广应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明如下实施方式的含分散助磨剂的石墨烯浆料及其制备方法：

一种含分散助磨剂的石墨烯浆料,由石墨烯、分散助磨剂和溶剂组成；其中,所述分散助磨剂为炭黑碎粒,由激光粒度仪测试的所述炭黑碎粒的粒径D50小于300nm。

可选的，所述分散助磨剂由激光粒度仪测试的所述炭黑碎粒的粒径D50小于200nm。

可选的，所述分散助磨剂为炭黑一次结构体的破碎体，由炭黑的分散液通过高压均质机破碎制得。

可选的,分散助磨剂与石墨烯质量比为1：200～1：2。

可选的,分散助磨剂与石墨烯质量比为1：100～1：7。

可选的，溶剂为有机溶剂、树脂中的任意一种或两种的组合。

可选的，所述石墨烯导电浆料的极片电阻率为2.0～7.5Ω·cm。

一种所述含分散助磨剂的石墨烯浆料的制备方法，其特征在于，首先把炭黑分散于溶剂中，得到炭黑的分散液；把炭黑的分散液用高压均质机进行均质破碎，得到含炭黑碎粒的分散液；然后把炭黑的分散液、膨胀石墨和溶剂用高速分散机进行分散混匀，得到预混料；最后把预混料放入砂磨机中进行液相剥离，得到含分散助磨剂的石墨烯浆料。

可选的，在液相剥离膨胀石墨时，砂磨机线速度大于8m/s；高压均质机的均质压力大于60MPa。

可选的，膨胀石墨的膨胀倍率大于等于200倍。