CN108091877A - 一种石墨烯改性导电剂及其制备方法 - Google Patents

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成信刚
胡媛媛
朱桂刚
杨遥林
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Abstract

本发明公开了一种石墨烯改性导电剂及其制备方法。所述石墨烯改性导电剂化学式为：Cx/Cy/G(1‑x‑y)，其中x=0～1，y=0～1。该方法是以碳单质、石墨烯衍生物、含碳化合物为原料在介质中混合均匀并研磨，干燥，在非氧化性气体氛围中处理得到Cx/Cy/G(1‑x‑y)。本发明提供的石墨烯改性导电剂电子电导率高、其制备方法生产工艺简单，生产成本廉价。

Description

一种石墨烯改性导电剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及新型导电剂材料技术领域，特别是涉及一种石墨烯改性导电剂及其制备方法。
背景技术
锂离子电池具有高电压、高能量密度、低自放电率、使用温度范围宽、循环寿命长、环保、无记忆效应以及可以大电流充放电等优点，是一种高性能的二次绿色电池。锂离子电池是目前应用最广泛的储能产品之一，随着新能源汽车、电动自行车、储能电池等的发展对锂离子电池性能提出了新的要求，并且现在锂离子电池还没有完全达到所需的要求。目前，锂离子电池技术的发展已经处于相对成熟的技术瓶颈阶段，现阶段锂离子电池性能的提高需要从电极材料、电解液、导电剂、粘结剂等各个方面深入研究分析从而改善其性能。
2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈•盖姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。因石墨烯特殊的纳米结构以及优异的物理化学性能而在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、储能和传感器等诸多领域展现出巨大的应用潜力，引起了科学界和产业界的高度关注。
石墨烯因其具有高导电性、高导热性、高电子迁移率、高比表面积等众多优良的特性，可应用在储氢材料、复合材料、新能源、电子电路以及节能环保等领域有广阔的应用前景。石墨烯是一种技术含量高、应用潜力巨大的新材料，在半导体产业、光伏产业、锂离子电池、航天、军工、新一代显示器等传统领域和新兴领域都将带来革命性的技术进步。因此，石墨烯的出现为锂离子电池性能的提高创造了机遇，如果能够的将石墨烯成功应用于锂离子电池改性，将完全有可能将锂离子电池的性能提高到一个新的高度。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种电子电导率高的石墨烯改性导电剂及其制备方法，该方法生产工艺简单，产品稳定性高，易操作，可实现大规模生产。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种石墨烯改性导电剂，其特征在于：石墨烯改性导电剂化学式为：Cx/Cy/G(1-x-y)，其中x=0～1，y=0～1。
所述石墨烯改性导电剂的制备方法具体步骤如下：
将碳单质、石墨烯衍生物、含碳化合物，在介质中均匀混合并研磨0.1～40h，然后在10～300℃下干燥，再在非氧化性气体氛围中300～800℃条件下处理1～24h，得到Cx/Cy/G(1-x-y)。
在本发明一个较佳实施例中，所述碳单质包括石墨、碳纤维、中间相碳微球、硬碳、碳纳米管、石墨烯、乙炔黑、炭黑中的一种或多种。
在本发明一个较佳实施例中，所述石墨烯衍生物包括石墨烯、氧化石墨烯、氮元素改性石墨烯、多层石墨烯中的一种或多种。
在本发明一个较佳实施例中，所述含碳化合物包括葡萄糖、蔗糖、淀粉、聚乙二醇、丙三醇、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟甲基丙基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯中的一种或多种。
在本发明一个较佳实施例中，所述介质包括水、乙醇、丙酮、异丙醇、丙三醇、甲醇、正辛醇中的一种或多种。
在本发明一个较佳实施例中，所述非氧化性气体包括氮气、氩气、氮氢混合气。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤中加热过程是由室温以1～50℃/min的升温速率升温至300～800℃，在所述温度下处理1～24h。
本发明的有益效果是：本发明的石墨烯改性导电剂电子电导率高，其制备方法生产工艺简单，产品稳定性高，易操作，可实现大规模生产，产品稳定性好。
附图说明
图1是本发明第一实施例石墨烯改性导电剂的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例一：
将10g 炭黑、1g 氧化石墨烯、10g 蔗糖，在丙酮中研磨24h后在50℃下干燥，再在氮气气体中600℃条件下处理3h，得到石墨烯改性导电剂。
实施例二：
将60g 炭黑、1g 氧化石墨烯、10g 蔗糖，在丙酮中研磨24h后在50℃下干燥，再在氮气气体中700℃条件下处理5h，得到石墨烯改性导电剂。
实施例三：
将60g 石墨、1g 氧化石墨烯、10g 聚乙二醇，在丙酮中研磨24h后在50℃下干燥，再在氮气气体中700℃条件下处理5h，得到石墨烯改性导电剂。
实施例四：
将60g 石墨、1g 氧化石墨烯、10g 聚乙二醇，在水中研磨24h后在150℃下干燥，再在氮气气体中700℃条件下处理5h，得到石墨烯改性导电剂。
实施例五：
将60g 石墨、0.5g石墨烯、10g 聚乙二醇，在水中研磨24h后在150℃下干燥，再在氮气气体中700℃条件下处理5h，得到石墨烯改性导电剂。
本发明所述石墨烯改性导电剂的有益效果为：（1）通过对碳材料的表面进行处理，提高其导电性能，从而改善其在应用过程中的电极过程的动力学性质（2）石墨烯具有优良的导电性能，石墨烯的加入提高了其电子传导能力。
本发明所述石墨烯改性导电剂的制备方法生产工艺简单，生产成本低廉，可实现大规模生产，产品稳定性好，对石墨烯改性导电剂的发展及其应用有一定的推动作用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种石墨烯改性导电剂，其特征在于：石墨烯改性导电剂化学式为：Cx/Cy/G(1-x-y)，其中x=0～1，y=0～1。
2.根据权利要求1所述石墨烯改性导电剂的制备方法，其步骤为：
将碳单质、石墨烯衍生物、含碳化合物，在介质中均匀混合并研磨0.1～40h，然后在10～300℃下干燥，再在非氧化性气体氛围中300～800℃条件下处理1～24h，得到Cx/Cy/G(1-x-y)。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述碳单质包括石墨、碳纤维、中间相碳微球、硬碳、碳纳米管、石墨烯、乙炔黑、炭黑中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述石墨烯衍生物包括石墨烯、氧化石墨烯、氮元素改性石墨烯、多层石墨烯中的一种或多种。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述含碳化合物包括葡萄糖、蔗糖、淀粉、聚乙二醇、丙三醇、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟甲基丙基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯中的一种或多种。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述介质包括水、乙醇、丙酮、异丙醇、丙三醇、甲醇、正辛醇中的一种或多种。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述非氧化性气体包括氮气、氩气、氮氢混合气。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤中加热过程是由室温以1～50℃/min的升温速率升温至300～800℃，在所述温度下处理1～24h。
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