[发明专利]一种石墨烯基电池导电剂的生产工艺

说明书

本发明公开了一种石墨烯基电池导电剂的生产工艺，通过机械剥离方法制备石墨烯材料，再通过化学插层法对石墨烯材料进行二次剥离，进一步提高石墨烯材料的分散性和稳定性，而后制备导电剂。本方法利用插层法对石墨烯材料进行二次化学剥离处理，提高石墨烯的分散度，令石墨烯片层的面接触效果更好，通过本方法制得的石墨烯基电池导电剂，导电性能更好，且性能更加稳定。

技术领域

本发明涉及石墨烯材料技术领域，尤其是一种石墨烯基电池导电剂的生产工艺。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高且稳定、比容量大、放电平稳、体积小、质量轻、无记忆效应、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。随着动力锂电池的迅猛发展，人们已经将目光从价格昂贵的钴氧化物转移到资源丰富、环境友好、价格便宜的锰氧化物、磷酸盐等材料上，但这些材料的导电率很低，并且还要其保持良好的大倍率充放电特性、较长的使用寿命，这就要求作为锂离子电池重要组成部分的导电剂发挥其重要作用来改善电池的性能。

目前市场上使用的导电剂有颗粒状导电剂，如乙炔黑、炭黑、人造石墨和天然石墨等；纤维状导电剂，如金属纤维、气相法生长碳纤维和碳纳米管等；片状导电剂，如石墨烯等。颗粒状导电剂价格便宜，使用方便，是目前锂离子电池常用的导电剂；纤维状导电剂则有较大的长径比，有利于形成导电网络，提高活性材料之间机器集电极之间的粘结牢固性；片状导电剂能充分利用其优良的导电性来提高电极材料的容量、降低电池内阻、提高电池循环寿命。

石墨烯材料作为一种新型的二维纳米材料，自从被发现以来，人们发现了石墨烯越来越多的优异性能，比如高强度、高导电性、高传感灵敏度等。现有的石墨烯制造方法中，机械剥离法制备石墨烯效率高，但是石墨烯产物分散性差，片层剥离不够彻底，产物多是多层石墨，不利于在制备导电剂时形成良好分散，性能不够稳定，导电性能大打折扣。

发明内容

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石墨烯基电池导电剂的生产工艺，包括如下步骤：

(1)通过机械剥离方法制备石墨烯材料；

(2)将石墨烯材料和插层剂加入到球磨罐中，球磨处理30～60min，获得混合物前驱体，球磨处理过程在惰性气体中进行；

(3)将所述混合物前驱体与插层溶剂混合，超声处理；

(4)依次加入聚多巴胺、分散剂，搅拌均匀，微波处理，获得二次剥离石墨烯混合物浆料；

(5)使用去离子水对二次剥离石墨烯混合物浆料进行淋洗抽滤处理，获得二次剥离石墨烯浆料；

(6)对二次剥离石墨烯浆料进行冷冻干燥，获得二次剥离石墨烯；

(7)按重量份数计，将1份粘结剂添加到20～200份溶剂中，充分搅拌均匀，获得粘结剂混合液；

(8)按重量份数计，将100份粘结剂混合液和1～10份二次剥离石墨烯充分搅拌混合，搅拌时间持续1～3小时，继续添加0.5～5份其他导电成份，充分搅拌混合0.5～2小时，再将混合浆液超声处理1～3小时，得到石墨烯基电池导电剂。

上述的一种石墨烯基电池导电剂的生产工艺，所述插层剂为碳酸铵、草酸铵或碳酸钾中的一种。

上述的一种石墨烯基电池导电剂的生产工艺，所述插层溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙酮、丁酮、四氢呋喃、甲苯、二甲苯、二氯甲苯或氯仿中的一种。

上述的一种石墨烯基电池导电剂的生产工艺，所述石墨烯材料、插层剂、插层溶剂、聚多巴胺和分散剂的质量比为1:2:4:2:1。

上述的一种石墨烯基电池导电剂的生产工艺，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵或聚乙烯吡咯烷酮中的一种。