CN110890225A - 一种用于超级电容器的复合改性导电剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于超级电容器的复合改性导电剂，由以下组份的原料组成：溶剂5‑100份、助剂5‑20份、分散剂3‑15份、异构剂3‑20份、石墨烯5‑15份、环氧树脂1‑15份、单乙醇胺1‑20份、玻璃微珠2‑4份、乙酰丙酮铱1‑8份、稀土元素为铽或钆1‑10份，本发明所提供的一种用于超级电容器的复合改性导电剂及其制备方法具有导电性能好、能有效降低电池内阻、提高电池循环寿命等优点，本申请所采用的制备方法具有成本低、便于实现工业化的特点，具有极大的社会和经济价值。
Description
技术领域
本发明涉及电容器导电剂制备技术领域，具体涉及一种用于超级电容器的复合改性导电剂及其制备方法。
背景技术
导电剂是为了保证电极具有良好的充放电性能，在极片制作时通常加入一定量的导电物质，在活性物质之间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用，以减小电极的接触电阻加速电子的移动速率，同时也能有效地提高锂离子在电极材料中的迁移速率，从而提高电极的充放电效率，随着科技的发展，导电剂也在不断的得到创新，功能型导电剂成为发展的方向，基于石墨烯导电剂的锂离子电池可实现致密构建.具有“至柔至薄至密”特征的石墨烯导电剂展现了良好的应用前景.与将石墨烯和正极材料做成复合电极材料的思路相比,直接作为锂离子电池导电剂将有可能是石墨烯材料最先产业化的应用，然而石墨烯在导电剂中的应用技术尚未成熟，由于成本、性能等各方面的原因受到了限制，因此，有待进一步的改进。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种导电性能好、能有效降低电池内阻、提高电池循环寿命的用于超级电容器的复合改性导电剂及其制备方法。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：
本发明提供一种用于超级电容器的复合改性导电剂，由以下组份的原料组成：
溶剂5-100份、
助剂5-20份、
分散剂3-15份、
异构剂3-20份、
石墨烯5-15份、
环氧树脂1-15份、
单乙醇胺1-20份、
玻璃微珠2-4份、
乙酰丙酮铱1-8份、
稀土元素为铽或钆1-10份。
进一步地，所述溶剂为聚乙二醇、聚丙烯腈、聚氯乙烯、环己酮、环戊酮、乙醇、丙酮、环己烷或四氢呋喃中的一种或几种。
进一步地，所述助剂为羟乙基纤维素、壳聚糖、海藻泥份、硅烷偶联剂、乙酸纤维素、硬脂酸聚氧乙烯酯、聚乙炔、聚对苯乙烯、聚苯胺、纳米银胶体中的一种或几种。
进一步地，所述分散剂为乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、十六烷基溴化铵、聚四氟乙烯、硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯中的一种或几种。
进一步地，所述异构剂为二氨基二苯甲烷、二氨基二苯砜、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二缩水甘油醚中的一种或几种，
一种用于超级电容器的复合改性导电剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将助剂、分散剂、异构剂、石墨烯份、环氧树脂与一半的溶剂混合，25～50℃超声分散5～8min，得到预混液A；
2)将单乙醇胺、玻璃微珠、乙酰丙酮铱、稀土元素为铽或钆与剩下的溶剂混合，在78-90℃下搅拌30-60min，得到预混液B；
3)将步骤1)得到的预混液A与步骤2)得到的预混液B搅拌混合，在温度70-150℃条件下烘干，冷却后进行研磨，得到石墨烯导电剂。
进一步地，所述石墨烯导电剂成粒径为10-20nm。
本发明的有益效果在于：
本发明所提供的一种用于超级电容器的复合改性导电剂及其制备方法具有导电性能好、能有效降低电池内阻、提高电池循环寿命等优点，本申请中石墨烯有极其优良的导电性，其中电子的运动速度达到了光速的1/300，同时石墨烯独特的二维纳米层状结构以及巨大的比表面积相比于碳纳米管或炭黑等作为导电剂具有更为突出的优势，环氧树脂与单乙醇胺则是为了提高石墨烯在溶剂中的分散均匀性，解决石墨烯部分分散困难的问题；玻璃微珠的选用可以使得石墨烯在磁场的作用下使其更易分散，与环氧树脂、单乙醇胺产生协同分散作用，而石墨烯分散均匀可以使得石墨烯导电剂既发挥高的电子导电性的优势提高离子的传输速率，又可以发挥巨大的比表面积优势提高反应过程中活性材料的吸液保液能力及其锂离子的传输能力，稀土元素的选用可以使得石墨烯在磁场的作用下跟进一步的分散，与聚乙二醇产生协同分散作用，而石墨烯分散均匀可以使得石墨烯导电剂既发挥高的电子导电性的优势提高离子的传输速率，又可以发挥巨大的比表面积优势提高反应过程中活性材料的吸液保液能力及其锂离子的传输能力，同时，本申请所采用的制备方法具有成本低、便于实现工业化的特点，具有极大的社会和经济价值。
附图说明
图1是本发明一种用于超级电容器的复合改性导电剂的SEM图。
具体实施方式
下面结合实施例具体阐明本发明的实施方式，这些实施例的给出仅仅是为了说明的目的，并不能理解为对本发明的限定，仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明的精神和范围的基础上，可以对本发明进行许多改变。
实施例1
本实施例提供本发明提供一种用于超级电容器的复合改性导电剂，由以下组份的原料组成：
溶剂50份、
助剂10份、
分散剂5份、
异构剂10份、
石墨烯10份、
环氧树脂8份、
单乙醇胺10份、
玻璃微珠2份、
乙酰丙酮铱5份、
稀土元素为铽或钆2份。
本实施例中，所述溶剂为聚乙二醇。
本实施例中，所述助剂为羟乙基纤维素。
本实施例中，所述分散剂为乙烯吡咯烷酮。
本实施例中，所述异构剂为二氨基二苯甲烷，
一种用于超级电容器的复合改性导电剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将助剂、分散剂、异构剂、石墨烯份、环氧树脂与一半的溶剂混合，25～50℃超声分散5～8min，得到预混液A；
2)将单乙醇胺、玻璃微珠、乙酰丙酮铱、稀土元素为铽或钆与剩下的溶剂混合，在78-90℃下搅拌30-60min，得到预混液B；
3)将步骤1)得到的预混液A与步骤2)得到的预混液B搅拌混合，在温度70-150℃条件下烘干，冷却后进行研磨，得到石墨烯导电剂。
本实施例中，所述石墨烯导电剂成粒径为10-20nm。
实施例2
本实施例提供本发明提供一种用于超级电容器的复合改性导电剂，由以下组份的原料组成：
溶剂60份、
助剂5份、
分散剂5份、
异构剂5份、
石墨烯5份、
环氧树脂10份、
单乙醇胺2份、
玻璃微珠3份、
乙酰丙酮铱8份、
稀土元素为铽或钆2份。
本实施例中，所述溶剂为聚丙烯腈。
本实施例中，所述助剂为壳聚糖。
本实施例中，所述分散剂为聚乙烯醇。
本实施例中，所述异构剂为二氨基二苯砜，
一种用于超级电容器的复合改性导电剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将助剂、分散剂、异构剂、石墨烯份、环氧树脂与一半的溶剂混合，25～50℃超声分散5～8min，得到预混液A；
2)将单乙醇胺、玻璃微珠、乙酰丙酮铱、稀土元素为铽或钆与剩下的溶剂混合，在78-90℃下搅拌30-60min，得到预混液B；
3)将步骤1)得到的预混液A与步骤2)得到的预混液B搅拌混合，在温度70-150℃条件下烘干，冷却后进行研磨，得到石墨烯导电剂。
本实施例中，所述石墨烯导电剂成粒径为10-20nm。
实施例3
本实施例提供本发明提供一种用于超级电容器的复合改性导电剂，由以下组份的原料组成：
溶剂70份、
助剂10份、
分散剂8份、
异构剂10份、
石墨烯10份、
环氧树脂5份、
单乙醇胺8份、
玻璃微珠3份、
乙酰丙酮铱5份、
稀土元素为铽或钆5份。
本实施例中，所述溶剂为聚乙二醇。
本实施例中，所述助剂为羟乙基纤维素。
本实施例中，所述分散剂为十六烷基溴化铵。
本实施例中，所述异构剂为多亚甲基多苯基多异氰酸酯，
一种用于超级电容器的复合改性导电剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将助剂、分散剂、异构剂、石墨烯份、环氧树脂与一半的溶剂混合，25～50℃超声分散5～8min，得到预混液A；
2)将单乙醇胺、玻璃微珠、乙酰丙酮铱、稀土元素为铽或钆与剩下的溶剂混合，在78-90℃下搅拌30-60min，得到预混液B；
3)将步骤1)得到的预混液A与步骤2)得到的预混液B搅拌混合，在温度70-150℃条件下烘干，冷却后进行研磨，得到石墨烯导电剂。
本实施例中，所述石墨烯导电剂成粒径为10-20nm。
实施例4
本实施例提供本发明提供一种用于超级电容器的复合改性导电剂，由以下组份的原料组成：
溶剂80份、
助剂10份、
分散剂3份、
异构剂3份、
石墨烯5份、
环氧树脂2份、
单乙醇胺2份、
玻璃微珠2份、
乙酰丙酮铱2份、
稀土元素为铽或钆1-10份。
本实施例中，所述溶剂为环己烷或四氢呋喃。
本实施例中，所述助剂为聚对苯乙烯。
本实施例中，所述分散剂为硬脂酰胺。
本实施例中，所述异构剂为二缩水甘油醚，
一种用于超级电容器的复合改性导电剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将助剂、分散剂、异构剂、石墨烯份、环氧树脂与一半的溶剂混合，25～50℃超声分散5～8min，得到预混液A；
2)将单乙醇胺、玻璃微珠、乙酰丙酮铱、稀土元素为铽或钆与剩下的溶剂混合，在78-90℃下搅拌30-60min，得到预混液B；
3)将步骤1)得到的预混液A与步骤2)得到的预混液B搅拌混合，在温度70-150℃条件下烘干，冷却后进行研磨，得到石墨烯导电剂。
本实施例中，所述石墨烯导电剂成粒径为10-20nm。
实施例5
本实施例提供本发明提供一种用于超级电容器的复合改性导电剂，由以下组份的原料组成：
溶剂90份、
助剂10份、
分散剂5份、
异构剂8份、
石墨烯5份、
环氧树脂8份、
单乙醇胺8份、
玻璃微珠4份、
乙酰丙酮铱1-8份、
稀土元素为铽或钆5份。
本实施例中，所述溶剂为聚乙二醇。本实施例中，所述助剂为羟乙基纤维素。本实施例中，所述分散剂为乙烯吡咯烷酮。本实施例中，所述异构剂为二氨基二苯砜。
一种用于超级电容器的复合改性导电剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将助剂、分散剂、异构剂、石墨烯份、环氧树脂与一半的溶剂混合，25～50℃超声分散5～8min，得到预混液A；
2)将单乙醇胺、玻璃微珠、乙酰丙酮铱、稀土元素为铽或钆与剩下的溶剂混合，在78-90℃下搅拌30-60min，得到预混液B；
3)将步骤1)得到的预混液A与步骤2)得到的预混液B搅拌混合，在温度70-150℃条件下烘干，冷却后进行研磨，得到石墨烯导电剂。
本实施例中，所述石墨烯导电剂成粒径为10-20nm。
对以上导电剂进行锂离子电池循环性能测试。
按照国家标准GB/T 18287-2000《标准锂离子电池的测试要求》中的测试方法对实施例1-5及对比例得到的锂离子电池进行循环性能测试，测试条件为：1.0C充电，1.0C放电，充放电电压为2.5V-3.6V，循环500次，测试结果如表1所示。
由测试结果可以看出实施例3表现出了极佳的效果，因此实施例3可以作为本申请的最佳方案，本申请将多种功能材料进行测试和配比，在无数实验中得到本申请的最佳方案，有力的推动了锂电行业的发展。
本申请中所采用的的石墨烯附图1所示，该石墨烯面层较薄，分散性极好，有效改善了本申请导电剂的性能。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于超级电容器的复合改性导电剂，其特征在于，由以下组份的原料组成：
溶剂5-100份、
助剂5-20份、
分散剂3-15份、
异构剂3-20份、
石墨烯5-15份、
环氧树脂1-15份、
单乙醇胺1-20份、
玻璃微珠2-4份、
乙酰丙酮铱1-8份、
稀土元素为铽或钆1-10份。
2.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的复合改性导电剂及其制备方法，其特征在于：所述溶剂为聚乙二醇、聚丙烯腈、聚氯乙烯、环己酮、环戊酮、乙醇、丙酮、环己烷或四氢呋喃中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的复合改性导电剂及其制备方法，其特征在于：所述助剂为羟乙基纤维素、壳聚糖、海藻泥份、硅烷偶联剂、乙酸纤维素、硬脂酸聚氧乙烯酯、聚乙炔、聚对苯乙烯、聚苯胺、纳米银胶体中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的复合改性导电剂及其制备方法，其特征在于：所述分散剂为乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、十六烷基溴化铵、聚四氟乙烯、硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的复合改性导电剂及其制备方法，其特征在于：所述异构剂为二氨基二苯甲烷、二氨基二苯砜、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二缩水甘油醚中的一种或几种。
6.一种用于超级电容器的复合改性导电剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将助剂、分散剂、异构剂、石墨烯份、环氧树脂与一半的溶剂混合，25～50℃超声分散5～8min，得到预混液A；
2)将单乙醇胺、玻璃微珠、乙酰丙酮铱、稀土元素为铽或钆与剩下的溶剂混合，在78-90℃下搅拌30-60min，得到预混液B；
3)将步骤1)得到的预混液A与步骤2)得到的预混液B搅拌混合，在温度70-150℃条件下烘干，冷却后进行研磨，得到石墨烯导电剂。
7.根据权利要求6所述的一种用于超级电容器的复合改性导电剂及其制备方法，其特征在于：所述石墨烯导电剂成粒径为10-20nm。
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| CN108906025A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-11-30 | 安徽锦华氧化锌有限公司 | 一种稀土元素掺杂改性纳米氧化锌-石墨烯复合光催化材料的制备方法 |
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