[发明专利]一种高稳定性石墨烯/碳纳米管复合导电浆料的制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯复合导电浆料的制备方法，包括以下步骤，首先将分散剂和/或粘结剂、高导电石墨烯和有机溶剂进行第一高速剪切分散，再经过第一研磨和超声分散后，得到石墨烯浆料；将分散剂和/或粘结剂、碳纳米管和有机溶剂进行第二高速剪切分散，再经过第二研磨后，得到碳纳米管浆料；然后将上述步骤得到的石墨烯浆料和碳纳米管浆料进行混合后，得到石墨烯复合导电浆料。本发明得到了能够在低粘度的条件下，仍然具有较高稳定性的石墨烯/碳纳米管复合浆料，低粘度有利于导电浆料的均匀涂布，丰富的空间网状结构和高稳定性能够实现较好的电子、离子传输效果，更好的发挥石墨烯和碳纳米管的性能。

技术领域

本发明属于石墨烯技术领域，涉及一种石墨烯复合导电浆料的制备方法，尤其涉及一种高稳定性石墨烯/碳纳米管复合导电浆料的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、比能量高、循环寿命长、重量轻、白放电少、无记忆效应与性能价格比高等优点，已成为高功率电动车辆、人造卫星、航空航天等领域可充式电源、便携式电子产品和新能源交通工具的主要选择对象。尤其是在实际应用中，锂离子电池已经成为各类便携式电子设备的理想能源，例如笔记本电脑，手机等，也是当今国际上公认的理想的新能源汽车能量储存和输出电源。因此，锂离子电池及其相关材料一直是科研人员的研究热点。正极材料是锂离子电池核心部分之一，决定着锂离子电池的性能，而目前限制锂离子动力电池能量密度、功率密度、循环寿命及安全性的最大瓶颈大多在于正极材料技术。

随着新能源电池产业的发展，除了对正极活性材料的持续关注外，业内对于高性能锂电正极材料导电剂需求也越来越高，而且锂电的正极材料往往都存在导电性不佳的问题。现有工艺中，目前使用的较为稳定的导电剂为导电炭黑、导电石墨等材料，而这类导电剂材料的导电性能仍然有待提高，因而，找到一种性能更好的新型导电添加剂，解决正极导电剂存在的问题，变得尤为重要。

近几年来，随着基础研究的快速发展，诸多新兴的碳材料得到了广泛的关注，其中最为关注的莫过于石墨烯和碳纳米管。石墨烯因其具有导电性、超高的比表面积、独特的二维网状结构、高强度及高电子迁移率等优异的性能，引起了人们的广泛关注，进而也促进了石墨烯制备技术的快速发展。正是由于具有上述诸多的优异物理化学性质，其在储能材料，环境工程，灵敏传感方面被广泛应用，被称为“黑金”或是“新材料之王”，而且潜在的应用前景广大，目前已成为全世界的关注焦点与研究热点。而碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。

也正因为如此，现有的大多相关文献和专利中，都在导电剂材料中指出了含有石墨烯或碳纳米管，又或是实际采用这一种或两种材料后，导电性能得到了提升。然而，现有技术中大多没有针对上述材料进行针对性的工业实用性研究，通常都是将其加入导电浆料中进行应用，然而石墨烯、碳纳米管粉料往往分散较差，特别是碳纳米管粘度大，难分散，而且在浆料中还易沉降，也就是存储稳定性较差，不仅极大地限制了实际工业化过程中的锂电涂布生产，而且实际应用效果远低于预期效果。目前常用的制备导电浆料的方式主要分为两种：化学法，选取合适的添加剂，如分散剂、粘结剂等；物理法，采用分散加工设备，如搅拌剪切、超声、砂磨、球磨等。而往往需要添加不同添加剂，使用多种分散方式，同时化学法与物理法同时使用，但加工后的效果并不明显。

因此，为了更好的实现石墨烯和碳纳米管的应用，进一步提高导电浆料的导电性能，克服石墨烯和碳纳米管自身的缺陷，提高其稳定性，是领域内各研发企业所面临的亟待解决的问题之一。

发明内容