一種具有良好導電性鋰電池電極材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種電極材料技術領域，尤其涉及一種具有良好導電性鋰電池電極材 料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著全球能源危機的不斷加劇，新能源正逐漸成為各國投入的重點。目前鋰離子 電池在手機、電腦等便攜設備上得到了廣泛的應用，尤其是鋰動力電池，全球各大汽車廠商 都在加緊實現其在汽車上的應用。電極材料是制約鋰離子電池性能、價格的關鍵性要素之 一，一直是國內外研究的熱點。隨著高安全、高功率、長壽命和大容量的鋰離子動力電池組 的研究開發，電極材料用的導電劑成為電池進一步發展的制約性要素之一。鋰電池中的正 極材料大部分是導電性不好的鋰離子化合物，這就需要添加大量的導電劑形成導電網絡， 以改善材料的導電性。對于負極材料而言，同樣需要添加一定量的導電劑來改善其吸液性 等加工性能及倍率性能。
[0003] 石墨烯自從2004年由曼徹斯特大學的兩位教授制備出以來，得到了學術界的 廣泛關注，首要一點就是其超高的電導率，對于這種二維晶體電子在其中的運行速度達 到了光速的1/300,遠遠超過了電子在一般導體中的運動速度，或更準確地，應稱為"載荷 子"(electricchargecarrier)。究其原因，它的性質和相對論的中微子非常相似，而相對 論性的載荷子可以全自由地穿行，因為根據量子電動力學的觀點，所有的粒子都發生了量 子隧道效應，通過率100%。除了電導性，石墨烯還具有超高的比表面積，其比表面積的理論 計算值達到了 2630m2/g。結合石墨烯的以上特性，人們開展了在鋰電池中應用石墨烯的研 究。
[0004] 現有技術公開了一種鋰離子電池導電材料及其制備方法和用途專利。該方法制 備的石墨烯構建了鋰電池，與乙炔黑相比負極材料的比容量提高25?40%，庫倫效率提高 10?15%。在實際的使用過程中，由于納米材料都存在的團聚問題，就需要解決好石墨烯 的分散問題。另外由于超高的比表面積，還需要解決石墨烯應用過程中的加工性能問題。現 有技術還沒有很好的解決這樣的問題。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術的不足，本發明一方面提供一種具有良好導電性鋰電池電極材料， 該具有良好導電性鋰電池電極材料提高了電極材料的倍率和高低溫電化學性能，同時改善 了吸液性和分散性。
[0006] 本發明采用以下技術方案：
[0007] -種具有良好導電性鋰電池電極材料，由石墨烯、分散劑、穩定劑、鋰電池電極用 材料和溶劑制備而成；
[0008] 所述石墨烯和鋰電池電極用材料質量之和為總質量的30?50% ;
[0009] 所述鋰電池電極用材料與石墨烯質量比為100 :0. 5?5 ;
[0010] 所述石墨烯、分散劑和穩定劑質量比1?5:0?0. 5:0?0. 5。
[0011] 本發明另一方面提供一種制備上述具有良好導電性鋰電池材料的方法，該方法在 制備過程中無需另外添加導電劑，提高了具有良好導電性鋰電池材料的吸液性能，進而改 善了鋰電池的加工工藝。
[0012] 一種制備上述具有良好導電性鋰電池電極材料的方法，其特征在于，包括以下步 驟：
[0013] (1)將石墨烯、分散劑、穩定劑和溶劑按質量比1?5:0?0? 5:0?0? 5 :94?99 進行預分散處理，得到石墨烯溶液；
[0014] (2)將所述石墨稀溶液進打商壓均質處理，加入與石墨稀質量比為100 :0? 5?5 的鋰電池用電極材料，加入溶劑，制得固含量為30?50%的混合液，將所述混合液進行均 質和干燥處理，得到原始電極材料；
[0015] (3)將所述原始電極材料于保護氣氛下，進行熱處理，粉粹過篩，制得具有良好導 電性鋰電池電極材料。
[0016] 其中，均質處理為高速攪拌或高壓均質處理。
[0017] 優選地，步驟（1)中所述石墨烯中90%以上的石墨片層在10層以下。
[0018] 優選地，步驟（1)中預分散處理為球磨、攪拌或混煉。
[0019] 優選地，步驟（2)中所述鋰電池用電極材料選自天然石墨、人造石墨、磷酸鐵鋰、 鈷酸鋰、尖晶石錳酸鋰、富鋰錳氧材料、磷酸錳鋰、鎳鈷錳或鎳鈷鋁三元材料中一種或至少 兩種的混合物，優選所述鋰電池用電極材料選自鈦酸鋰和/或磷酸鐵鋰，所述溶劑選自水 和/或乙醇。
[0020] 優選地，步驟（1)的具體步驟為：將石墨烯、分散劑、穩定劑和溶劑按質量比1? 5:0?0.5:0?0.5:94?99進行預分散處理1?12h，得到石墨烯溶液。
[0021]優選地，步驟（2)的具體步驟為：將所述石墨烯溶液在50?500Mpa壓力下進行均 質處理1?4次，加入與石墨烯質量比為100 :0. 5?5的鋰電池用電極材料，加入溶劑，制 得固含量為30?50%的混合液，將所述混合液在2000?8000rpm轉速下攪拌1?6h，或 在50?500Mpa壓力下進行均質處理1?2次，然后再干燥處理，得到原始電極材料。
[0022] 優選地，步驟（3)的具體步驟為：將所述原始電極材料于保護氣氛下，在200? 500°C下熱處理1?10h，粉粹過篩，制得一種具有良好導電性鋰電池電極材料。
[0023] 與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：一種具有良好導電性鋰電池電極材 料，由石墨烯、分散劑、穩定劑、鋰電池電極用材料和溶劑制備而成，所述石墨烯、分散劑、穩 定劑和鋰電池電極用材料質量之和為總質量的30?50%，余量為溶劑，鋰電池電極用材料 與石墨烯質量比為100 :〇. 5?5,石墨烯、分散劑和穩定劑質量比1?5:0?0.5:0?0.5。 本發明的具有良好導電性鋰電池電極材料中引入石墨烯，提高了導電性與倍率性能；同時 沒有添加導電劑，提高了具有良好導電性鋰電池電極材料的吸液性能，改善了鋰電池的加 工工藝，為制備高性能電池提供了保障。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發明的具有良好導電性鋰電池電極材料的SEM圖。
【具體實施方式】
[0025] 以下結合附圖對本發明進行詳細的描述。
[0026] 實施例1 :本實施例的具有良好導電性鋰電池電極材料，按質量份計，由以下原料 制備而成：
[0027] 鈦酸鋰 100份； 石墨烯 1份； 分散劑 0.1份； 穩定劑 0.1份； 水 200份。
[0028] 本實施例的具有良好導電性鋰電池電極材料制備方法如下：
[0029] 按質量份計，將石墨烯1份、分散劑0. 1份、穩定劑0. 1份和溶劑98. 8份按進行預 分散處理lh，得到石墨烯溶液，將所述石墨烯溶液在lOOMpa壓力下進行均質處理1次，加入 100份鈦酸鋰和溶劑101. 2份，得到固含量