[发明专利]一种小片径石墨烯粉体、石墨烯导电浆料及其制备方法、应用

说明书

本发明提供了一种石墨烯粉体，所述石墨烯粉体由石墨经过超临界流体狭缝喷射剥离后得到。本发明通过超临界液相狭孔剥离技术，能在低成本、无污染的条件下制备厚度较薄、片径较小的石墨烯，更加有利于后续将石墨烯均匀分散在油相或水相中，制备成锂离子电池用小片径石墨烯导电浆料。本发明提供的小片径石墨烯导电浆料，能够实现石墨烯纳米化，尽可能提高电子电导，降低离子电阻，在保证电池性能的前提下，尽可能降低导电剂用量，提高活性物质用量，增加电池能量密度。而且制备方法成本低、条件温和无污染，易于控制，更加适于工业化推广及应用。

技术领域

本发明属于石墨烯技术领域，涉及一种石墨烯粉体、石墨烯导电浆料及其制备方法、应用，尤其涉及一种小片径石墨烯粉体、石墨烯导电浆料及其制备方法、应用。

背景技术

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。它是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。自2004年Geim等首次采用微机械剥离法制备出石墨烯以来，石墨烯就因其具有高导电性、高比表面积、高强度及高电子迁移率等优异的性能，引起了人们的广泛关注，进而也促进了石墨烯制备技术的快速发展。正是由于具有上述诸多的优异物理化学性质，其在储能材料，环境工程，灵敏传感方面被广泛应用，被称为“黑金”或是“新材料之王”，而且潜在的应用前景广大，目前已成为全世界的关注焦点与研究热点。

随着环境和能源问题的日益严峻，锂离子电池的研究也日渐密集，锂离子电池由于具备比能量高、循环寿命长、质量轻便等优点引起各研究机构及产业界的广泛关注和深入研究。现阶段如何突破锂离子电池技术瓶颈，提高电池能量密度、延长续航里程，成为国际上研究的重要方向。目前，磷酸铁锂电池已经非常接近能量密度极限，高能量密度的三元正极材料正处于爆发增长期，如何在现有基础上优化三元电池能量密度、安全性及循环寿命，为现阶段亟待解决的问题。

石墨烯具有sp²杂化形成的碳六元环状的二维晶体结构，是构建其他维数碳材料的基本单元。单层石墨烯厚度仅为0.335nm，是目前世界上最薄的材料，正是由于具有上述高导电性、高比表面积、高强度及高电子迁移率等优异的性能，使得其在锂离子电池领域的应用前景逐渐被业界关注。然而虽然石墨烯具有优异的性能，但在实际应用中，石墨烯还存在着诸多的问题和制约因素，就其制备方法而言，现有的物理剥离方式制备的石墨烯，片层较厚，石墨烯特性不显著，而且作为锂离子电池添加剂，在较少的添加量条件下，难以做到优化三元电池能量密度的问题。而氧化还原制备的石墨烯，虽然片层较薄，但导电性能较差，严重影响电池性能。实验室级别的CVD法制备工艺又过于繁琐，条件苛刻，影响生产效率，难以实现大规模的工业化生产和推广应用。

因此，如何找到一种适应的石墨烯制备方法，解决上述现有制备方法中存在的技术问题，得到更加适于作为锂离子添加剂的石墨烯产品，而且能够具有较好的工业化前景，已成为业内诸多研发型企业以及一线研究人员亟待解决的难题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种石墨烯粉体、石墨烯导电浆料及其制备方法、应用，特别是一种小片径石墨烯粉体的制备方法，本发明能够在低成本、无污染的条件下制备厚度较薄、片径较小的石墨烯。而且作为三元正极材料用石墨烯导电浆料。可以在较少添加量下，增加正极材料导电性，提升压实密度，增加活性物质添加量，从而提高三元电池能量密度，制备工艺也更加适于工业化推广及应用。

本发明提供了一种石墨烯粉体，所述石墨烯粉体由石墨经过超临界流体狭缝喷射剥离后得到。

优选的，所述石墨烯为小片径石墨烯；

所述石墨烯片层的厚度小于等于10层；

所述石墨烯粉体的粒径为0.2～1μm；