[发明专利]一种石墨烯-锂离子导体材料复合导电浆料、其制备方法及应用

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种石墨烯‑锂离子导体材料复合导电浆料、其制备方法及应用。所述石墨烯‑锂离子导体材料复合导电浆料由包括组分a、组分b和有机溶剂的原料制备得到；所述组分a包括锂离子导体材料和/或碳包覆锂离子导体材料；所述组分b包括石墨烯。本发明的石墨烯‑锂离子导体材料复合导电浆料中，纳米级磷酸盐组分均匀分散在各石墨烯薄层之间，石墨烯薄层形成阻隔。可有效抑制石墨烯薄层间的回叠效应及团聚，提高复合导电浆料的分散性和稳定性，同时石墨烯提高了磷酸盐组分的导电性，提高了该组份离子导电性能及电化学性能的发挥，即磷酸盐与石墨烯等导电碳之间具有协同效应，提高了复合导电浆料的综合性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种石墨烯-锂离子导体材料复合导电浆料、其制备方法及应用。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长等特点，是消费类电子领域、纯电动汽车和混合动力车领域重要的储能装置。目前，大量用于动力锂离子电池的正极材料主要有尖晶石锰酸锂、层状结构三元正极材料和橄榄石磷酸盐正极材料。

正极材料的电导率较低，需要在材料颗粒间添加适量的导电剂构建致密的导电网络，为电子传输提供快速通道。传统上，大量采用的导电材料为导电石墨、导电炭黑(含乙炔黑、SuperP-Li等)，近年来采用碳纳米管、石墨烯等新型导电材料或该新型导电碳与导电石墨、导电炭黑、导电金属粒子或纳米线复配形成复合的导电剂获得良好的发展，其中以石墨烯、碳纳米管为组分的复合导电剂的复配效果较明显，但是石墨烯、碳纳米管皆为纳米级高级碳材料，存在比表面积大、容易团聚导致分散困难的缺点，为解决该问题，发展出了将石墨烯等碳材料预先分散在溶剂(水系、及有机系)中的产品，即复合导电浆料。

锂离子电池的工作原理为锂离子的嵌入和脱出，因此，正负极及电解液所组成的电池体系还需具有良好的离子导电性，随着电动汽车的发展，对动力电池锂离子电池的能量密度要求、高倍率充放电性能(快充及快放)越来越高，随之而来的安全性问题也越来越突出。因此，如何改善锂离子电池的离子电导率及安全性，受到了学术界和产业界的广泛关注。

现有技术提供的石墨烯导电浆料在组分上较普遍的是纯石墨烯或石墨烯和其它碳材料的混合，即将石墨烯组分(包括氧化石墨烯、插层剥离石墨烯)、其它导电碳(如sp、cnt、乙炔黑等，以及石墨类材料)分散在溶剂中，形成复合导电浆料。如中国专利CN109728301A描述了由含氧化还原法制备的石墨烯一和液相剥离法制备的石墨烯二组成的石墨烯的锂电池导电浆料；中国专利CN201811606781.3提供了由两种及以上含不同缺陷石墨烯，利用石墨烯的缺陷及多孔的特性，提高导电浆料的锂离子传导；此外，改进的方案是在现有导电浆料基础上加入其它导电组分(非导电碳材料)，如中国专利CN107393622B报道了一种复合导电剂，包括石墨烯材料和改性亚氧化钛材料，改性亚氧化钛材料的表面带有羟基基团，与石墨烯材料紧密复合。因此，现有技术方案基本集中于导电材料的导电功能方面，从而提高导电浆料的应用，其功能较单一，存在无法提高锂离子电导率和安全性能的不足。

此外，现有技术在技术方案上更多的是集中于浆料的制备方法的改进、制备设备的创新，目的是解决石墨烯复合浆料中纳米碳材料表面积大、容易团聚的问题。如中国专利CN109903931A提供了一种石墨烯复合导电浆料，先制备石墨烯浆液，后加入制备的导电分散剂浆液中，再加入制备的粘结剂胶液，经研磨分散处理获得复合导电浆料，据描述该浆料具有良好的分散性；中国专利CN201710548191.9描述了通过搅拌、研磨、剪切等方法对不同组分依次处理的分散制备方法，并且提供了一种对撞设备“将两股高压液流在同轴相向流道中对撞”。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种石墨烯-锂离子导体材料复合导电浆料、其制备方法及应用，本发明提供的石墨烯复合导电浆料的离子电导率较高，由这种石墨烯复合导电浆料制备的锂离子电池的安全性能较高。

本发明提供了一种石墨烯-锂离子导体材料复合导电浆料，由包括组分a、组分b和有机溶剂的原料制备得到；