[发明专利]应用于高镍三元正极材料导电剂的制备方法及应用

说明书

一种应用于高镍三元正极材料导电剂的制备方法及应用，通过将表面修饰后的单层氧化石墨烯分散液与表面活化处理后的乙炔黑分散液充分混合，经过表面基团交联反应后，从反应液中抽滤后再热还原得到单层石墨烯/乙炔黑复合材料。本发明通过引入比表面积大、电子/离子导电性能好的单层石墨烯与常规导电剂交联结合，使复合导电剂材料具备更加完整的导电网络，不仅可以改善极片的加工性能，还能提高其制备的电池的电化学性能。

技术领域

本发明涉及的是一种锂电池制造领域的技术，具体是一种应用于高镍三元正极材料导电剂的制备方法及应用。

背景技术

近年来，在锂离子电池研究中，高镍三元正极材料因其比容量高和充放电窗口宽等良好的电化学性能而备受关注。但是，实际应用中，仍存在锂离子的扩散系数小、电子和离子电导率低、大电流密度充放电性能差等问题。因此，研发一款能提高高镍三元正极材料的导电性能，改善大电流充放电性能的导电剂材料是锂离子电池研究工作的重点内容之一。现有的提升锂离子电池性能的导电剂材料的制备方法，多为两种或多种导电剂按一定比例混合。虽然可以利用不同材料的物性特点构建导电网络，但因材料各种性能的差别，易出现相分离的现象，难以充分融合不同导电剂的优点。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种应用于高镍三元正极材料导电剂的制备方法及应用，通过引入比表面积大、电子/离子导电性能好的单层石墨烯与常规导电剂交联结合，使复合导电剂材料具备更加完整的导电网络，不仅可以改善极片的加工性能，还能提高其制备的电池的电化学性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种正极材料导电剂的制备方法，通过将表面修饰后的单层氧化石墨烯分散液与表面活化处理后的乙炔黑分散液充分混合，经过表面基团交联反应后，从反应液中抽滤后再热还原得到单层石墨烯/乙炔黑复合材料。

所述的表面修饰后的单层氧化石墨烯分散液与表面活化处理后的导电剂乙炔黑的质量比为1:5～1:50。

所述的充分混合，优选通过物理搅拌10min～2h实现。

所述的表面修饰，为在单层氧化石墨烯水分散液中加入氧化剂，在加热条件下进行氧化反应，在单层氧化石墨烯表面刻蚀孔洞得到表面修饰后的单层氧化石墨烯分散液。

所述的氧化剂，优选为浓度为30％的过氧化氢。

所述的加热条件，优选为100℃-120℃。

所述的单层氧化石墨烯与氧化剂质量比优选为：1:10～1:50。

所述的氧化反应时间，优选为：1h～4h。

所述的表面活化处理，采用但不限于将乙炔黑加入表面活性剂水溶液后搅拌实现。

所述的表面活性剂，优选为：与乙炔黑质量比为1:100～1:1000的十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠等。

所述的搅拌，优选为：30min～1h。

所述的表面基团调控的单层氧化石墨烯水分散液与表面活化处理后的乙炔黑的水分散液搅拌时间，优选为：10min～2h。

所述的热还原，采用但不限于真空环境下加热至110℃并保温24h处理。

本发明涉及上述制备得到的正极材料导电剂的应用，将其用于锂电池正极极片的制备，具体为：以高镍三元正极材料为正极材料，加入以石墨烯/乙炔黑复合材料和粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)混合后加N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂，搅拌均匀成泥浆状涂覆于铝箔表面并干燥后制成锂电池的正极极片。

所述的高镍三元正极材料、石墨烯/乙炔黑复合材料和聚偏氟乙烯(PVDF)的质量比为8:1:1。

技术效果