CN109888292A - 一种石墨烯碳黑二元导电添加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种石墨烯碳黑二元导电添加剂及其制备方法，包括以下步骤：取聚乙烯吡咯烷酮溶解于甲基吡咯烷酮中，然后加入纳米级导电碳黑颗粒，球磨混合，形成均匀的导电碳黑/N‑甲基吡咯烷酮浆料；取氧化石墨烯粉末，加入导电碳黑/N‑甲基吡咯烷酮浆料，球磨混合，形成石墨烯/碳黑悬浮液；取石墨烯/碳黑悬浮液悬浮液进行喷雾干燥，即获得石墨烯碳黑二元导电添加剂。有益效果：石墨烯不仅具有极高的电导率，而且其独特的二维纳米结构能够极为有效地与纳米级导电碳黑形成三维导电网络，在电极内部构建导电网络时,石墨烯与碳黑的“面‑点”和“点‑点”接触模式,可以在使用更少石墨烯的前提下进一步提高正极活性材料的性能发挥。

Description

一种石墨烯碳黑二元导电添加剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂电池材料制备领域，具体涉及一种石墨烯碳黑二元导电添加剂及其制备方法。
背景技术
随着工业发展以及人类活动的日趋活跃，人类对能源的消耗日趋增大，而地下非可再生资源日趋短缺，能源供需矛盾日益激化，能源问题已成为影响人类生存和发展的关键问题之一。新储能体系的锂离子电池应该具有电压高、容量大、无记忆效应和寿命长等优点，可广泛应用于移动电话、数码相机、笔记本电脑等数码产品和电动车、混合电动车等动力工具。
作为电池的一种，锂电池自然要求其电极具有良好的导电性。目前常用的磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料等正极活性材料本身的电导率均不是很高，同时正极材料颗粒间存在较大接触电阻。因此，在正极制备中均需要加入具有高电导率的添加剂以提高正极内的电子迁移速率。负极中常用的石墨类活性材料，虽然本身具有良好的导电性，但为了克服颗粒间的接触电阻，尤其是要实现大倍率放电时，仍然需要通过添加导电剂来改善其导电性，使其的电子导电能力与锂离子从石墨中脱嵌的能力达至平衡。因此，导电添加剂在锂电池中发挥着重要的作用，也是该产业的一个不可或缺的组成部分。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种石墨烯碳黑二元导电添加剂及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石墨烯碳黑二元导电添加剂及其制备方法，包括以下步骤：
(1)称取0.2g～0.5g聚乙烯吡咯烷酮，溶解于100ml～200mlN-甲基吡咯烷酮中，超声搅拌30～60min，然后加入5g～10g纳米级导电碳黑颗粒，球磨混合2h～6h，然后超声搅拌30～60min，形成均匀的导电碳黑/N-甲基吡咯烷酮浆料；
(2)称取1g～5g的氧化石墨烯粉末，加入100ml～200ml导电碳黑/N-甲基吡咯烷酮浆料，球磨混合1h～5h，然后60℃～80℃超声搅拌2h～5h，形成石墨烯/碳黑悬浮液；
(3)取200ml的石墨烯/碳黑悬浮液悬浮液进行喷雾干燥，得到石墨烯/碳黑，即获得石墨烯碳黑二元导电添加剂。
进一步，所述喷雾干燥，设备设置参数为推进速度设为0.5ml/h，喷头到接收器的距离为10cm，在25kV的高压电场下进行静电喷雾。
本发明具有以下有益效果：石墨烯不仅具有极高的电导率，而且其独特的二维纳米结构能够极为有效地与纳米级导电碳黑形成三维导电网络，在电极内部构建导电网络时,石墨烯与碳黑的“面-点”和“点-点”接触模式,可以在使用更少石墨烯的前提下进一步提高正极活性材料的性能发挥。
具体实施方式
以下对本发明的各个方面进行详述，如无具体说明，本发明的各种原料均可通过根据本领域的常规方法制备得到或市售得到。
实施例1
一种三维石墨烯导电网络用于锂电池负极及其制备方法，包括以下步骤：
(1)称取0.2g聚乙烯吡咯烷酮，溶解于200mlN-甲基吡咯烷酮中，超声搅拌30min，然后加入5g纳米级导电碳黑颗粒，球磨混合2h，然后超声搅拌30min，形成均匀的导电碳黑/N-甲基吡咯烷酮浆料；
(4)称取1g的氧化石墨烯粉末，加入100ml导电碳黑/N-甲基吡咯烷酮浆料，球磨混合1h，然后60℃超声搅拌2h，形成石墨烯/碳黑悬浮液；
(5)取200ml的石墨烯/碳黑悬浮液悬浮液进行喷雾干燥，得到石墨烯/碳黑，即获得石墨烯碳黑二元导电添加剂。
进一步，所述喷雾干燥，设备设置参数为推进速度设为0.5ml/h，喷头到接收器的距离为10cm，在25kV的高压电场下进行静电喷雾。
实施例二
一种三维石墨烯导电网络用于锂电池负极及其制备方法，包括以下步骤：
(1)称取0.3g聚乙烯吡咯烷酮，溶解于100mlN-甲基吡咯烷酮中，超声搅拌60min，然后加入10g纳米级导电碳黑颗粒，球磨混合6h，然后超声搅拌30min，形成均匀的导电碳黑/N-甲基吡咯烷酮浆料；
(6)称取3g的氧化石墨烯粉末，加入150ml导电碳黑/N-甲基吡咯烷酮浆料，球磨混合1h，然后60℃超声搅拌2h，形成石墨烯/碳黑悬浮液；
(7)取200ml的石墨烯/碳黑悬浮液悬浮液进行喷雾干燥，得到石墨烯/碳黑，即获得石墨烯碳黑二元导电添加剂。
进一步，所述喷雾干燥，设备设置参数为推进速度设为0.5ml/h，喷头到接收器的距离为10cm，在25kV的高压电场下进行静电喷雾。
实施例3
一种三维石墨烯导电网络用于锂电池负极及其制备方法，包括以下步骤：
(1)称取0.5g聚乙烯吡咯烷酮，溶解于200mlN-甲基吡咯烷酮中，超声搅拌60min，然后加入10g纳米级导电碳黑颗粒，球磨混合6h，然后超声搅拌60min，形成均匀的导电碳黑/N-甲基吡咯烷酮浆料；
(8)称取5g的氧化石墨烯粉末，加入200ml导电碳黑/N-甲基吡咯烷酮浆料，球磨混合5h，然后80℃超声搅拌5h，形成石墨烯/碳黑悬浮液；
(9)取200ml的石墨烯/碳黑悬浮液悬浮液进行喷雾干燥，得到石墨烯/碳黑，即获得石墨烯碳黑二元导电添加剂。
进一步，所述喷雾干燥，设备设置参数为推进速度设为0.5ml/h，喷头到接收器的距离为10cm，在25kV的高压电场下进行静电喷雾。
本发明不局限于所述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (2)

1.一种石墨烯碳黑二元导电添加剂及其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)称取0.2g～0.5g聚乙烯吡咯烷酮，溶解于100ml～200mlN-甲基吡咯烷酮中，超声搅拌30～60min，然后加入5g～10g纳米级导电碳黑颗粒，球磨混合2h～6h，然后超声搅拌30～60min，形成均匀的导电碳黑/N-甲基吡咯烷酮浆料；
(2)称取1g～5g的氧化石墨烯粉末，加入100ml～200ml导电碳黑/N-甲基吡咯烷酮浆料，球磨混合1h～5h，然后60℃～80℃超声搅拌2h～5h，形成石墨烯/碳黑悬浮液；
(3)取200ml的石墨烯/碳黑悬浮液悬浮液进行喷雾干燥，得到石墨烯/碳黑，即获得石墨烯碳黑二元导电添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯碳黑二元导电添加剂及其制备方法，其特征在于：所述喷雾干燥，设备设置参数为推进速度设为0.5ml/h，喷头到接收器的距离为10cm，在25kV的高压电场下进行静电喷雾。
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