[发明专利]一种物理剥离法制备石墨烯纳米片的方法、锂离子电池负极用水性导电浆料及其制备方法

权利要求书

1.一种硅负极，其特征在于，包括石墨烯纳米片；

制备所述石墨烯纳米片的方法，包括以下步骤：

1）将石墨分散液进行一次剥离后，降温后，得到混合液；

所述石墨分散液中的石墨为经过预处理后的石墨；

所述预处理的步骤具体为：

A）将石墨和小分子插层剂进行反应后，得到插层石墨；

B）将上述步骤得到的插层石墨经过高温膨胀后，得到预处理后的石墨；

所述一次剥离的方式包括超声剥离；

所述降温后的温度为20~25℃；

2）将上述步骤得到的混合液进行二次剥离后，再分离和干燥，得到石墨烯纳米片；

所述二次剥离的方式包括高压均质剥离；

所述石墨烯纳米片的厚度小于等于5nm；

所述石墨烯纳米片的片径为1~20μm；

所述石墨烯纳米片在与硅材料混合过程中，包覆在硅材料表面。

2.根据权利要求1所述的硅负极，其特征在于，所述石墨分散液中的石墨包括石墨粉、鳞片石墨、人造石墨、可膨胀石墨和膨胀石墨中的一种或多种；

所述石墨分散液中石墨的质量浓度为0.5%~5%；

所述石墨分散液中的溶剂包括水，或，水和与水互溶的有机溶剂。

3.根据权利要求2所述的硅负极，其特征在于，所述与水互溶的有机溶剂包括甲醇、乙醇、乙二醇、甘油、丙酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中的一种或多种；

所述与水互溶的有机溶剂在所述石墨分散液中的质量浓度为30%~70%；

所述降温的过程中包括搅拌过程；

所述超声剥离的过程为先搅拌再超声剥离；

所述搅拌的转数为2000~3000rpm；所述搅拌的时间为15~30min；

所述超声剥离的功率为600~3000W。

4.根据权利要求2所述的硅负极，其特征在于，所述一次剥离和二次剥离的时间各自选自1~8h；

所述石墨的粒度为50~10000目；

所述石墨的碳含量大于等于70%；

所述小分子插层剂包括小分子高温可分解化合物。

5.根据权利要求4所述的硅负极，其特征在于，所述小分子插层剂包括硫酸、硝酸、尿素、碳酸氢钠、碳酸二氢钠、碳酸氢二钠、草酸、磷酸、高氯酸、高碘酸和三氟甲磺酸中的一种或多种；

所述石墨与小分子插层剂的质量比为1：（1~5）；

所述反应的时间为10~30小时；

所述反应的温度为0~40℃；

所述高温膨胀的温度为500~1200℃；

所述高温膨胀的时间为5~60秒 。

6.一种水性导电浆料，其特征在于，按质量百分比计，包括：

石墨烯纳米片 2.5~5 重量份；

粘结剂 0.5~1 重量份；

分散剂 0.5~1 重量份；

水 93~96.5重量份；

所述石墨烯纳米片为权利要求1~5任意一项所述的硅负极中所制备的石墨烯纳米片；

所述粘结剂包括丙烯腈多元共聚物和其余粘结剂；

所述其余粘结剂包括丁苯橡胶、羟甲基纤维素、聚丙烯酸和聚四氟乙烯中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的水性导电浆料，其特征在于，所述水性导电浆料为锂离子电池负极用水性导电浆料；

所述石墨烯纳米片为高导电石墨烯纳米片；

所述分散剂包括羟甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏氯乙烯、聚丙烯、十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述的水性导电浆料，其特征在于，所述石墨烯纳米片的电导率大于等于80000 S/m；

所述负极为硅负极。