CN102280628A - 一种薄层石墨分散液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂离子电池电极材料技术领域，尤其是一种薄层石墨分散液及其制备方法；本发明主要是将薄层石墨按照质量比为1∶5～500加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，在超声功率为50～1000W的条件下超声0.2～20个小时，得到均一稳定的薄层石墨分散液；本发明操作简单，避免了成本升高、质量性能降低等问题；而且对现有的锂离子电池电极材料制备工艺适应性强，不需对现有工艺进行大规模调整，易于工业化，工业化成本低。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池电极材料技术领域，尤其是一种薄层石墨分散液及其制备方法。
背景技术
当今世界，化石燃料类传统能源日渐枯竭，在化石燃料燃烧的过程中，产生的环境污染问题也日益严重。能源、资源、环境与人类社会的和谐可持续发展成为社会关注的焦点，寻求可再生清洁能源、谋求人与环境的和谐发展逐步成为时代的主题。在新能源开发的过程中，能量绿色高效的储存与转移成为一个关键问题。具有高功率密度与高能量密度、无污染、可重复使用的锂离子电池成为各国政府与科研机构普遍关注的对象。
正负极材料是锂离子电池的重要组成部分，材料性能的发挥直接影响锂离子电池的功率，能量性能的发挥。石墨烯材料自2004年被发现以来，引起了科学界的革命，通过石墨烯与不同电极材料的复合或者简单的混合，对材料的性能提高起到了极大地促进作用。片层数小于十层的sp2杂化的碳原子层都可以被称为石墨烯，2009年，本发明人杨全红等采用低温膨化法实现了石墨烯的低成本宏量制备，得到了具有优良纳米结构和储能性质的石墨烯材料，从而为石墨烯的产业化及其在储能领域中的应用打下基础[Wei Lv，Dai-Ming Tang，Yan-Bing He et al.，ACS Nano，2009，3(11)：3730-3736.杨全红，吕伟，孙辉，高电化学容量氧化石墨烯及其低温制备方法和应用，专利号：CN200810151807.X.]。石墨烯可以作为一种柔性的、片状的导电剂分散在正极材料中，形成导电网络，显著提高正极材料的电化学性能[Fang-Yuan Su，ConghuiYou，Yan-Bing He et al.，Journal of Materials Chemistry，2010，20，9644-9650.杨全红，吕伟，贺艳兵，游从辉，陈学成，以石墨烯为导电添加剂的电极及在锂离子电池中的应用，申请号：200910306019.8]。然而在实际应用中，片层数在十至五十层的薄层石墨材料从制备方法与制备成本上，都比石墨烯更易工业化，同时多层数的薄层石墨在首次的库仑效率与循环性能上都优于石墨烯。由于薄层石墨上缺少亲水官能团，很难分散在水溶剂中，这就限制了其在锂离子电池电极材料的应用，在正极与负极材料中均匀的分散薄层石墨，是使薄层石墨性能发挥的关键影响因素。
发明内容
为为了解决上述问题，本发明的目的之一在于提供了一种在电极材料中分散性能好的薄层石墨分散液。
本发明的目的之二在于提供了所述薄层石墨分散液的制备方法；所述的该方法不仅操作简单，而且适应现有锂离子电池电极材料成熟的制备工艺，无需对现有工艺做大改进，工业实施成本低。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种薄层石墨分散液，包括按照质量比为1∶5～500的薄层石墨和N-甲基吡咯烷酮，其中所述薄层石墨是片层数为十至五十的碳原子层。
所述薄层石墨分散液的制备方法，将薄层石墨按照质量比为1∶5～500加入到N-甲基吡咯烷酮中，在超声功率为50～1000W的条件下超声0.2～20个小时，得到所述薄层石墨分散液。
本发明主要是将薄层石墨按照质量比为1∶5～500加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，在超声功率为50～1000W的条件下超声0.2～20个小时，得到均一稳定的薄层石墨分散液。本发明中首先是分散液的制备方法操作简单，只是通过简单的超声一道工序就可以得到均匀的分散液，不需添加任何表面活性剂，避免了表面活性剂的引入造成的成本升高以及比质量性能降低等问题；其次是薄层石墨分散液对现有的锂离子电池电极材料制备工艺适应性强，不需对现有工艺进行大规模调整，易于工业化，并且工业化成本低。
具体实施方式
实施例1
一种薄层石墨分散液及其制备方法，以3.7Kg N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，向其中加入0.04Kg的薄层石墨。在100W的功率下超声2小时得到均一稳定的薄层石墨分散液。
实施例2
一种薄层石墨分散液及其制备方法，以61.6Kg N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，向其中加入0.666Kg的薄层石墨。在1000W的功率下超声2小时得到均一稳定的薄层石墨分散液。
实施例3
一种薄层石墨分散液及其制备方法，以15Kg N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，向其中加入0.15Kg的薄层石墨。在100W的功率下超声20小时得到均一稳定的薄层石墨分散液。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述的特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。
Claims (2)
1.一种薄层石墨分散液，其特征在于，包括按照质量比为1∶5～500的薄层石墨和N-甲基吡咯烷酮，其中所述薄层石墨是片层数为十至五十的碳原子层。
2.权利要求1所述薄层石墨分散液的制备方法，其特征在于，将薄层石墨按照质量比为1∶5～500加入到N-甲基吡咯烷酮中，在超声功率为50～1000W的条件下超声0.2～20个小时，得到所述薄层石墨分散液。
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| CN2011101645452A CN102280628A (zh) | 2011-06-17 | 2011-06-17 | 一种薄层石墨分散液及其制备方法 |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN101800310A (zh) * | 2010-04-02 | 2010-08-11 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 一种掺入石墨烯的锂离子电池正极材料的制备方法 |
| CN102010008A (zh) * | 2010-09-21 | 2011-04-13 | 南京理工大学 | 二氧化锰-氧化银复合氧化物纳米片及其采用石墨烯为模板制备的方法 |
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2011
- 2011-06-17 CN CN2011101645452A patent/CN102280628A/zh active Pending
Patent Citations (2)
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