[发明专利]一种掺杂石墨烯制备高导电浆料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高导电浆料的配制方法领域，具体的说是一种在成熟型导电浆料的基础上配制一种高导电浆料的制备方法。

背景技术

研究发现通过降低电池内阻，改善导电基体材料的导电能力，能极大提高电池的倍率放电性能，且在高倍率放电情况下，电池热升温平稳，对电池负极表面SEI膜损害较小，提高电池的安全性能，同时通过改善基体电子传递，降低电池极化，提高电池的循环性能。我们通过实验发现，在基体材料上涂覆1u~2u的高导电材料，能降低电池极化内阻，安全性能得到提高，同时其循环性能也有所提高，改善电池综合性能。

石墨烯（Graphene），又称单层石墨，一种由碳原子组成的平面薄膜，自石墨材料中剥离，只有一个碳原子的厚度，是由单层碳原子呈蜂巢晶格排列形成的二维材料。石墨烯的结构非常稳定，碳碳键（carbon-carbon bond）仅为1.42?。石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性，导热系数高达5300 W/m·K，高于碳纳米管和金刚石。另外，石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯内部电子受到的干扰也非常小，常温下其电子迁移率*超过15000 cm2/V·s，电子的运动速度达到了光速的1/300，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6 Ω·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。由于石墨烯具有以上特殊优点，在导电浆料中只需要添加极少部分就能很大程度改善浆料导电性能。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的成熟型导电浆料导电性能差的技术不足，而提出一种掺杂石墨烯制备高导电浆料的方法。

为了解决本发明所提出的技术问题，采用的技术方案为：1、一种掺杂石墨烯制备高导电浆料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）称量质量比例为：100：5～15：3~5 : 700的导电浆料、石墨烯、分散剂、去离子水；

（2）将分散剂与二分之一的去离子水混合，倒入真空搅拌器中，先以公转20±3r/min，自转400±20r/min慢速搅拌至分散剂完全浸润至去离子水中，然后抽真空至-0.1mpa，按公转100±5r/min，自转4000±100r/min快速搅拌1h；

（3）将导电浆料加入至（2）的真空搅拌器中，先以公转20±3r/min，自转400±20r/min慢速搅拌1h，然后抽真空至-0.1mpa，按公转100±5r/min，自转4000±100r/min快速搅拌1.5h；

（4）将石墨烯加入至（3）的真空搅拌器中，先以公转20±3r/min，自转400±20r/min慢速搅拌0.5h，然后抽真空至-0.1mpa，按公转100±5r/min，自转4000±100r/min快速搅拌2h；

（5）将剩余的去离子水加入至（4）的真空搅拌器中，先以公转20±3r/min，自转400±20r/min慢速搅拌10min，然后抽真空至-0.1mpa，按公转80±5r/min，自转2000±100r/min快速搅拌30min，测量制备浆料粘度与固含量，使得粘度在100~500mpa.s，固含量在3%~8%。

所述的石墨烯选用碳氧比在50以上的石墨烯，包括石墨烯粉末以及以石墨烯为主要溶质的溶液，或者是含石墨烯的混合物。

所述的导电浆料选用汉高系列、日本昭和SDX系列的其一种或两种以上的混合物。

所述分散剂选用聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠以及其它具有分散作用的聚丙烯酸类物质的一种物质或两种以上物质的混合物。

本发明与现有传统导电浆料制备方法相比较，本发明具有以下优点：（1）改善了导电性能，降低了涂层厚度；（2）由于导电浆料是选用成熟型导电浆料，本身含有一定的粘接剂与分散剂，在一定程度上能起到分散于粘结作用；（3）本发明的搅拌方式分散加工性能好；（4）工艺流程短、操作简单、能耗低、安全性能好，易于实现规模化工业生产。

本发明结合导电浆料中石墨、炭黑具有一定粗糙度的优点，发挥了石墨烯的高导电优势，利用成熟的导电浆料体系中的粘结剂体系，避免了复杂的粘结剂选型和混合与分散的步骤，通过稀释传统导电浆料，添加少量的石墨烯，在保证导电涂层具有一定粗糙度的基础上，改善了导电性能，降低了涂层厚度，简化了配置流程。