[发明专利]一种氰基功能化石墨烯导电剂的制备方法

说明书

本发明属于石墨烯导电剂技术领域，具体公开一种氰基功能化石墨烯导电剂的制备方法，将还原氧化石墨烯粉体进行卤化处理，获得RGO‑X粉体，其中X是选自Cl、Br、I或其组合的卤素元素；将RGO‑X粉体与NMP溶剂混合配置固含量为0.5‑2%的卤化石墨烯浆料，按质量百分比算，加入0.2‑1%质量比的氰化亚铜，经过加热处理和微波处理后洗涤烘干，获得RGO‑CN粉体；将RGO‑CN粉体、分散剂和NMP溶剂按3：1：96的质量比混合分散均匀，经砂磨处理和均质处理后获得RGO‑CN导电剂。利用RGO‑CN导电剂中的氰基官能团与电解液中含羰基官能团的碳酸酯组分形成偶极‑偶极相互作用，降低电解液中含羰基的碳酸酯基自由分子电化学还原活性，提高电解液稳定性。

技术领域

本发明涉及石墨烯导电剂领域，特别是涉及一种氰基功能化石墨烯导电剂的制备方法。

背景技术

锂电池是储能领域主要的功能部件，特别是新能源汽车和移动式家庭储能设备的发展，推动了锂电池广泛应用。目前主流的锂电池主要以注射液态电解液的锂离子电池为主，当前锂离子电池主要的研究方向是高能量密度和高安全性。特别是在电池安全方面，由于锂离子电池中起离子传导的有机电解液通常具有高反应活性，低稳定性，水、氧敏感等，是造成电芯受外部冲击后热失控的主要因素。锂离子电池中广泛使用的有机电解液为碳酸酯基电解液，由于其碳酸酯基中丰富的的羰基（C=O）具有高反应活性，水、氧高敏感性显著降低锂离子电池的稳定性和安全性。因此，有效抑制有机电解液中含羰基官能团的碳酸酯基组分反应活性可在一定程度上提高锂离子电池的安全系数。在高能量密度研究上，相对于高能量密度的正极高镍三元材料，负极材料的发展相对缓慢，传统的人造石墨负极已逐渐难以满足高能量密度要求。硅及氧化亚硅是目前高能量密度负极材料的主要研究方向，但硅材料普遍存在导电性差，体积膨胀，循环性能较差、与电解液存在副反应等问题。针对硅材料负极的主要改进策略是通过表面包覆、掺杂等手段隔绝硅材料与电解液的直接接触，减少与电解液组分的副反应，同时通过核-壳结构构建、纳米化等手段控制硅材料在充电时体积膨胀问题。其实，在电池首次充放电过程中会在负极形成一层SEI膜，SEI膜主要是电解液中的碳酸酯基电解液组分与锂离子反应生成碳酸类锂盐，具有隔绝电解液和高离子传导的作用。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的不足，本发明首要目的在于提供一种氰基功能化石墨烯导电剂。本发明的再一目的在于提供一种氰基功能化石墨烯导电剂的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

本发明提供的一种氰基功能化石墨烯导电剂主要制备工艺包括：

将还原氧化石墨（RGO）烯粉体卤化处理，获得RGO-X(Cl、Br、I)。如氯化石墨烯的具体步骤为：S1、将RGO粉体装载在透明石英玻璃容器中等待反应；S2、使用氮气或氩气等惰性气体与氯气（Cl₂）混合获得N₂/Cl₂混合气体，并通入装有RGO粉体的石英玻璃容器中，尾气使用0.5-1M的硝酸银溶液去除；S3、氯气通过MnO2与80-100℃热盐酸反应获得；S4、通过N₂鼓入氯气发生装置获得N₂/Cl₂混合气体，通过浓硫酸干燥后通入装有RGO粉体的石英玻璃管中，空排2-10min，排除容器内的空气；S5、排完容器内的空气后，使用254-370nm波长的紫外灯近距离辐照反应0.5-1h，获得RGO-Cl样品。其中紫外灯与石英玻璃容器的距离设置＜5cm。导电剂选择石墨烯作为导电主材是因为其不仅具有高导电、高导热性能，还是一种二维材料，在导电网络搭建上，相比传统CNT与电极主材的“点-线”接触模式和SP与电极主材的“点-点”接触模式，石墨烯与电极主材的“点-面”接触模式在电极导电网络搭建上更为理想。此外，石墨烯的二维特性在一定程度上表现出“包覆”效果，可起到隔离电解液与主材的作用。