CN106848313A - 一种一维碳材料‑石墨烯的复合材料 - Google Patents

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张珂
王全伟
吴爱英
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Abstract

一种一维碳材料‑石墨烯的复合材料，所述的复合材料其特征在于包含1％‑20％导电材料；0.1％‑5％的分散剂，余量为溶剂，所述导电材料为石墨烯和一维碳材料组成。由于一维碳材料在活性材料的内部容易搭接成桥梁状，弥补了石墨烯在包覆的时候容易重叠导致包覆性不佳的问题。

Description

一种一维碳材料-石墨烯的复合材料
技术领域
本发明涉及纳米材料及其制备领域，具体是涉及一种一维碳材料-石墨烯的复合材料。
背景技术
石墨烯具有许多优异的性能，其特殊的导电性受到极大的关注，在锂离子电池中，特别的是在动力电池方面，石墨烯在用作正极活性材料的导电添加剂时可以进行面包覆，从而使得正极极片的导电性更好，锂离子更加容易迁移，使得电池的倍率性能与大电流充放电下的循环寿命大大增加。但是由于石墨烯具有非常大的比表面积，特别的在5-10层的时候，比表面积大于350㎡/g，在电池中，容易吸附损耗电解液，造成电池性能的下降。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，本发明通过加入大直径的一维碳材料，有效的降低整体导电剂的比表面，由于一维碳材料在活性材料的内部容易搭接成桥梁状，弥补了石墨烯在包覆的时候容易重叠导致包覆性不佳的问题。
本发明提供一种一维碳材料-石墨烯的复合材料，其特征在于：包括1％-20％导电材料、0.1％-5％的分散剂以及溶剂。
其中，优选方案为：所述导电材料为石墨烯和一维碳材料组成。
其中，优选方案为：所述石墨烯为化学沉积法，液相剥离法、插层法制得。
其中，优选方案为：所述插层法制得的石墨烯层数小于15层。
其中，优选方案为：所述一维碳材料为一维碳纳米材料、纳米碳纤维。
其中，优选方案为：所述一维碳可以是单壁碳纳米你管、双壁一维碳、多壁一维碳。
其中，优选方案为：所述一维碳材料的直径≥40nm，比表面30-110㎡/g。
其中，优选方案为：分散剂为聚乙烯吡络烷酮、曲拉通X-100、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、亚甲基二萘磺酸二钠。
其中，优选方案为：所述溶剂为氮甲基吡络烷酮、乙醇、水。
本发明的优点在于：本发明由于加入大直径的一维碳材料，有效的降低整体导电剂的比表面，由于一维碳材料在活性材料的内部容易搭接成桥梁状，弥补了石墨烯在包覆的时候容易重叠导致包覆性不佳的问题。
附图说明
下面将结合附图及实施例对发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一维碳材料-石墨烯的复合材料的扫描电镜图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图1所示：本发明提供一种一维碳材料-石墨烯的复合材料
采用卧式砂磨机的制备方法
其中，实施例1：复合材料的一维碳材料与石墨烯的比份为：1:7，取943g溶剂，加入7g分散剂(曲拉通X-100)，完全溶解后，加入15g的一维碳材料(直径30-60nm)使用高速分散机1500转搅拌15分钟，再降低转速至500转，缓慢加入35石墨烯(还原氧化石墨烯，5-10层)加入完成后，提高分散剂的转速至1500转分散15分钟后转入小型砂磨机上研磨1.5小时，而制得本发明的复合材料1。
其中，实施例2：复合材料中的一维碳材料与石墨烯的比份为：7:1，取943g溶剂取943gNMP，加入7g分散剂(聚乙烯吡咯烷酮)，完全溶解后，加入35g的一维碳材料(直径30-60nm)使用高速分散机1500转搅拌15分钟，再降低转速至500转，缓慢加入15石墨烯(还原氧化石墨烯，5-10层)加入完成后，提高高速分散剂的转速至1500转分散15分钟后转入小型砂磨机上研磨1.5小时，而制得本发明的复合材料2。
其中，实施例3：复合材料中的一维碳材料与石墨烯的比份为：1:2，取943g溶剂，加入7g分散剂(聚乙烯吡咯烷酮)，完全溶解后，加入15g的一维纳米碳纤维(直径30-60nm)使用高速分散机1500转搅拌15分钟，再降低转速至500转，缓慢加入30g石墨烯(还原氧化石墨烯，5-10层)加入完成后，提高分散剂的转速至1500转分散15分钟后转入小型砂磨机上研磨1.5小时，而制得本发明的复合材料3。
其中，实施例4：复合材料的一维碳材料与石墨烯的比份为：7:3，取943g溶剂，加入7g分散剂(聚乙烯吡咯烷酮)，完全溶解后，加入35g的纳米碳纤维(直径30-60nm)使用高速分散机1500转搅拌15分钟，再降低转速至500转，缓慢加入15石墨烯(还原氧化石墨烯，5-10层)，加入完成后，提高分散剂的转速至1500转分散15分钟，而制得本发明的复合材料4。
其中，实施例5：复合材料的一维碳材料与石墨烯的比份为：50:0取943gNMP，加入7g分散剂(聚乙烯吡咯烷酮)，完全溶解后，加入50g石墨烯(还原氧化石墨烯，5-10层)的使用高速分散机1500转搅拌15分钟，而制得本发明的复合材料5。
对于上述复合材料，内阻小的电池大电流放电能力强，内阻大的电池放电能力弱。而影响电池内阻的一个重要因素就是就是正极极片电阻值的大小。在同一条件下，极片电阻越大，电池电阻越大，反之越小。具体的测试极片电阻方法是：取60g导电浆料，100g磷酸铁锂，2.5gpvdf，120gNMP，搅拌4个小时，均匀的涂布在铝箔上，烘干，使用四探针测试极片电阻的大小。
表1导电材料不同配比具有不同的粘度和极片电阻。
不难看出，复合材料5由于导电材料全部都是石墨烯，在高速分散的过程中已经完全没有流动性，故无法进行后续的实验。从以上数据可以看出当复合材料6在石墨烯：一维碳材料＝7：1时极片电阻最小，此时，该复合浆料的扫描电镜图如图1。
由于本发明加入大直径的一维碳材料，有效的降低整体导电剂的比表面，由于一维碳材料在活性材料的内部容易搭接成桥梁状，弥补了石墨烯在包覆的时候容易重叠导致包覆性不佳的问题。
以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。

Claims (10)

1.一种一维碳材料-石墨烯的复合材料，所述的复合材料其特征在于包含1％-20％导电材料；0.1％-5％的分散剂，余量为溶剂。
2.根据权利要求1所述的一维碳材料-石墨烯的复合材料，其特征在于：所述导电材料为石墨烯和一维碳材料组成。
3.根据权利要求2所述的一维碳材料-石墨烯的复合材料，其特征在于：所述石墨烯为化学沉积法，液相剥离法、插层法制得的。
4.根据权利要求3所述的一维碳材料-石墨烯的复合材料，其特征在于：所述插层法制得还原氧化石墨烯的层数小于15层。
5.根据权利要求2所述的一维碳材料-石墨烯的复合材料，其特征在于：所述一维碳材料为碳纳米管或纳米碳纤维。
6.根据权利要求5所述的一维碳材料-石墨烯的复合材料，其特征在于：所述碳纳米管可以是单壁碳纳米你管、双壁一维碳、多壁一维碳。
7.根据权利要求2或5所述一维碳材料-石墨烯的复合材料，其特征在于：所述一维碳材料的直径≥40nm，比表面30-110㎡/g。
8.根据权利要求1所述的一维碳材料-石墨烯的复合材料，其特征在于：分散剂为聚乙烯吡络烷酮、曲拉通X-100、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、亚甲基二萘磺酸二钠。
9.根据权利要求1所述的一维碳材料-石墨烯的复合材料，其特征在于：溶剂为氮甲基吡络烷酮、乙醇、水。
10.根据权利要求9所述的一维纳米材料-石墨烯的复合材料，其特征在于：所述复合材料可以通过卧式砂磨机的方法制得。
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