[发明专利]锂电池用石墨烯导电浆料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂电池用石墨烯导电浆料及其制备方法，所述导电浆料由以下重量份数比的原料组成：石墨烯40‑60份、稀土混合物3‑5份、氧化钼4‑8份、氧化钴2‑5份、溶剂100‑200份、聚氧乙烯硬脂酸酯5‑10份、聚氧乙烯丙三醇硼酸酯脂肪酸酯2‑5份、十二烷基酚聚氧乙烯醚1‑6份和十甲基环五硅氧烷4‑8份。本发明提供的电池导电浆料具有导电性能优异、电阻小、使用寿命长、充电放电过程中不发热、分散性好等优点，制备工艺简单等优点，易实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体是一种锂电池用石墨烯导电浆料及其制备方法。

背景技术

锂电池作为一种新型高能二次电源，具有比能量大、放电电压平稳、电压高、低温性能好、无污染、安全性能优越以及储存和工作寿命长、利用率高等优点。但现有技术的锂电池主要使用导电石墨、乙炔黑和碳纳米管作为导电浆料，乙炔黑是由呈球形的无定形碳颗粒组成的链状物，是目前使用最为广泛的导电浆料，价格低廉，但为了达到增强电极活性物质间相互接触的目的，所需要的添加量较大，从而造成电极容量的下降；碳纳米管是呈线型的一维碳质材料，与乙炔黑相比，碳纳米管具有更佳的导电性能且添加量少，但目前碳纳米管的价格昂贵，且作为导电浆料使用时存在分散困难的缺点。

石墨烯由于具有大的理论比表面积，突出的力学性能和导热性能，以及在室温下高的导电率等优点，且成本低廉、可加工性好，因而在纳米电子器件、传感器、储氢材料、锂电池、超级电容器等众多领域具有潜在的应用前景。但由于石墨烯浆料或者粉末在贮存和使用过程中存在不稳定、易团聚及相容性相差的难题，不能充分石墨烯材料的高比表面、高导电和高导热的性能优势，这一问题限制了石墨烯在锂电池领域的应用。

发明内容

本发明针对目前电池导电浆液中石墨烯的分散性差，导致导电浆料的导电能力差，制备电池的循环寿命短、稳定差等问题，提供一种锂电池用石墨烯导电浆料及其制备方法。本发明提供的导电浆料具有优异的分散性、导电性能及稳定性能，推动石墨烯在电池领域能够广泛的应用。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：

一种锂电池用石墨烯导电浆料，由以下重量份数比的原料组成：石墨烯40-60份、稀土混合物3-5份、氧化钼4-8份、氧化钴2-5份、溶剂100-200份、聚氧乙烯硬脂酸酯5-10份、聚氧乙烯丙三醇硼酸酯脂肪酸酯2-5份、十二烷基酚聚氧乙烯醚1-6份和十甲基环五硅氧烷4-8份。

进一步地，所述稀土混合物为镧、钇和钐组成。优选地，所述稀土混合物中镧、钇和钐的质量比为1-3:0.2-1:0.5-2。

进一步地，所述溶剂为聚乙二醇、乙醇、乙酸乙酯、二甲亚砜中的一种或多种组合。

本发明还提供锂电池用石墨烯导电浆料的制备方法，包括以下步骤：

S1:按照重量份数比计，将石墨烯40-60份、聚氧乙烯硬脂酸酯5-10份、聚氧乙烯丙三醇硼酸酯脂肪酸酯2-5份、十二烷基酚聚氧乙烯醚1-6份和十甲基环五硅氧烷4-8份和溶剂50-100份加入超声波分散机，超声分散30-60min，得石墨烯混合液；

S2:在石墨烯混合液中加入锂电极材料10-30份、稀土混合物1-3份、稀土混合物3-5份、氧化钼4-8份、氧化钴2-5份和剩余的溶剂，继续超声波分散20-40min，得导电浆料；

S3:将上述导电浆料输送至注射器中进行静电纺丝后，即得锂电池使用的导电浆料。

进一步地，所述超声分散的超声频率为40-60KHz。

进一步地，所述静电纺丝是在流速为0.1-0.5mL/h、电压为15-25KV和针头直径为0.1mm-1.0mm的条件下进行。

进一步地，所述方法在称量各组分原料前先将原料研磨至150-250目。