[发明专利]一种正极导电剂及其制备方法、正极极片和电池

说明书

本申请提供一种正极导电剂及其制备方法、正极极片和电池。该正极导电剂包括石墨烯，在制备该正极导电剂时，其可以包括如下步骤：将石墨颗粒压成石墨片；将石墨片作为工作电极，并将石墨片、隔膜和对电极贴合后置于电解液中；在石墨片和对电极之间反复施加正向恒定电流和反向恒定电流，使电解液中的离子反复插入和脱出石墨片的石墨层间，并对石墨片进行多次氧化和还原；与石墨片前一次氧化相比，当氧化时长出现减小趋势时，停止对石墨片进行氧化，并再对石墨片进行一次还原后得到石墨烯团聚体；将石墨烯团聚体和分散剂溶于溶剂，并进行搅拌及分散得到石墨烯浆料，石墨烯浆料用于形成正极导电剂。这样得到的石墨烯的层数满足要求，其导电性能较佳。

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及到一种正极导电剂及其制备方法、正极极片和电池。

背景技术

锂离子电池作为一种绿色电源，因其能量密度高、循环寿命长、无记忆效应、自放电率低和等优点，被广泛地应用于储能基站、消费类电子产品(例如笔记本、平板与手机等)和电动汽车等产品中。

然而，目前已经商业化的正极材料的电子电导率较低，当将其用于电池时，导致电池的倍率性能低。为了改善电池的倍率性能，可通过在正极材料中添加导电剂，以使电子能够在集流体与活性物质之间更好的传递，从而提高电池的倍率性能。

石墨烯作为一种sp²杂化，其为一个碳原子层厚度的二维蜂巢状结构物质。因其高的电子迁移率、大的比表面积被作为导电剂广泛应用于锂离子电池的正极中。但是，目前用在电池中的商业化的石墨烯的制备方法通常为化学氧化法。该方法具有一定的危险性，且有多个温控步骤，导致制备得到的石墨烯缺陷较多，其严重影响石墨烯的导电性。

基于此，如何制备得到一种导电性高的导电剂已成为本领域技术人员亟待解决的难题。

发明内容

本申请提供了一种正极导电剂及其制备方法、正极极片和电池，以提高正极导电剂的导电性，该正极导电剂可用于电池的正极极片，从而可以提高电池的倍率性能。

第一方面，本申请提供一种正极导电剂的制备方法，该制备方法可以包括：

将石墨颗粒压成石墨片；

将石墨片作为工作电极，并将石墨片、隔膜和对电极贴合后置于电解液中，其中，隔膜位于石墨片和对电极之间；

在石墨片和对电极之间反复施加正向恒定电流和反向恒定电流，使电解液中的离子反复插入和脱出石墨片的石墨层间，并对石墨片进行多次氧化和还原；

与石墨片的前一次氧化相比，当氧化的时长出现减小趋势时，停止对石墨片进行氧化，并再对石墨片进行一次还原后得到石墨烯团聚体；

将石墨烯团聚体和分散剂溶于溶剂，并进行搅拌以及分散得到石墨烯浆料，该石墨烯浆料用于形成正极导电剂。

采用本申请提供的正极导电剂的制备方法制备得到的正极导电剂中的石墨烯的层数能够满足要求，且石墨烯存在褶皱，其导电性能较佳。在将该正极导电剂用于电池时，可以有效的提高电池的电导率。这样，在保证电池的循环和倍率性能的前提下，可以加入较少量的本申请提供的正极导电剂，从而可节约成本。

由于在本申请中，上述对石墨片进行电化学反应的电解液通常可为酸溶液，其示例性的可包括硫酸、高氯酸、硝酸、磷酸和硼酸中的至少一种。则在停止对石墨片进行氧化，并再对石墨片进行一次还原之后，且在得到石墨烯团聚体之前，该制备方法还可以包括：通过酸溶液对石墨片进行酸洗，以使石墨片中的杂质溶于该酸溶液；再将酸溶液过滤，以得到酸洗后的石墨片；最后，对酸洗后的石墨片进行冷冻干燥，以得到石墨烯团聚体。在一个可能的实现方式中，可通过去离子水对石墨片进行酸洗，直到去离子水显示为中性。然后再将去离子水过滤，以得到酸洗后的石墨片。最后对石墨片进行冷冻干燥以得到较为纯净的石墨烯团聚体。