本發(fā)明屬于鋰離子電池，涉及一種碳納米管復配導電助劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、導電劑是鋰離子電池的關鍵輔材，對改善電池的導電性能、倍率性能、容量循環(huán)性能有著重要的作用。由于大部分正極材料活性物質(zhì)導電性差、內(nèi)阻較大，因此需要導電劑構(gòu)成導電網(wǎng)絡以提高電極材料活性物質(zhì)與集流體之間的導電性。目前導電劑主要應用在正極極片上，未來隨著硅基負極加速滲透，導電劑在負極極片上的應用也將提速。導電劑在電池正極的作用主要是提升正極材料的導電性能。鋰電子正極材料導電性能較差，需要通過添加一定比例的導電劑保證導電物質(zhì)填充滿正極材料活性物質(zhì)之間的空隙，以形成良好的導電網(wǎng)絡提升正極材料的導電性能。在負極的作用主要為削弱負極材料的膨脹性，提高循環(huán)壽命。負極材料導電性能雖好，但在多次充放電過程中，鋰離子不斷的嵌入脫出會引起石墨顆粒體積的膨脹和收縮，導致石墨顆粒間隙越來越大，降低導電性能，部分甚至會脫離電極，降低鋰離子電池容量。而加入導電劑可以改善負極表面性能，保持電池導電性。
2、呈線性結(jié)構(gòu)的碳納米管擁有極高的長徑比，更細的直徑令其擁有更高的空間利用率，此外碳納米管的高導電率、高比表面積、優(yōu)異機械性、高導熱率與電化學穩(wěn)定性為其在電池領域的應用提供了巨大的優(yōu)勢，但這是建立在碳納米管均勻分散在正極活性材料顆粒間的前提下，碳納米管多處于纏繞狀態(tài)，加之碳納米管之間的范德華力及自身非極性的性質(zhì)使得其難以簡單分散在溶劑中；另外目前研究為了進一步提高碳納米管復合材料的導電性能，通過高溫處理提高其純度，此外使用氨氣對碳納米管進行氮摻雜，但是氮摻雜量較低且氮基團類型不單一。因此，針對以上問題本發(fā)明提供了進一步優(yōu)化的碳納米管復配助劑。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明涉及一種碳納米管復配導電助劑及其制備方法，屬于鋰離子電池技術(shù)領域。本發(fā)明公開了一種碳納米管復配導電助劑包括了以下原料：改性碳納米管、納米硅粉、氧化石墨烯和分散劑。本發(fā)明以納米線作為前驅(qū)體與氮源反應得到的改性碳納米管，提高了碳納米管的氮摻雜量，進而提高導電性；氧化石墨烯和殼聚糖之間的氫鍵以及靜電作用形成凝膠，從而將納米硅顆粒和改性碳納米管原位包封于其中，熱處理得到復合材料，其中改性碳納米管縱橫交織的石墨烯網(wǎng)絡中，均勻地分布著納米硅顆粒，在兩種碳介質(zhì)的協(xié)同作用下，縮短了鋰離子和電子傳輸?shù)木嚯x，另外在分散劑的作用下阻止了助劑的團聚，進一步提高導電助劑的導電性能。
2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
3、一種碳納米管復配導電助劑，所述碳納米管復配導電助劑原料包括了改性碳納米管、納米硅粉和氧化石墨烯、分散劑，其中改性碳納米管的制備方法包括以下步驟：
4、(1)將四水合氯化亞鐵、蒸餾水和異丙醇攪拌混合，然后添加氮川三乙酸繼續(xù)攪拌形成混合液；
5、(2)混合液進行加熱處理，然后冷卻至室溫，使用蒸餾水對沉淀進行洗滌，隨后烘干得到前驅(qū)體；
6、(3)將前驅(qū)體與雙氰胺混合，通入氬氣后升溫并保溫，然后冷卻至室溫獲得改性碳納米管。
7、進一步地，所述步驟(1)中四水合氯化亞鐵、蒸餾水、異丙醇和氮川三乙酸四者質(zhì)量比為5-6:13:20-25:5-6，所述攪拌混合的時間為30min，所述繼續(xù)攪拌的時間為30min。
8、進一步地，所述步驟(2)中加熱的時間和溫度分別為5-6h、150-170℃，所述烘干的溫度為50-70℃。
9、進一步地，所述步驟(3)中前驅(qū)體與雙氰胺的質(zhì)量比為0.5-1:1，所述升溫是指升溫至700-800℃，所述保溫的時間為1.5-3h。
10、進一步地，所述碳納米管復配導電助劑的制備方法包括以下步驟：
11、a1：將納米硅粉、改性碳納米管和氧化石墨烯三者放進研缽中研磨得到混合粉末，然后添加蒸餾水混合，超聲處理形成固液混合物；
12、a2：在固液混合物中加入殼聚糖-醋酸攪拌形成凝膠，然后加入分散劑混合；
13、a3：然后經(jīng)過冷凍干燥后通入氮氣加熱、保溫，冷卻至室溫得到碳納米管復配導電助劑。
14、進一步地，所述步驟a1中納米硅粉、改性碳納米管和氧化石墨烯三者的質(zhì)量比為5:1:10，所述混合粉末與蒸餾水的固液比為0.08-0.1:4.5g/ml，所述超聲處理的時間為30-40min。
15、進一步地，所述步驟a2中固液混合物與殼聚糖-醋酸的體積比為10:1，所述殼聚糖-醋酸由固液比為10:1g/ml的殼聚糖和醋酸組成，其中醋酸的質(zhì)量濃度為1-2％，所述分散劑與固液混合物的質(zhì)量比為0.02-0.5:1，所述分散劑由質(zhì)量比為1:1:1的聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸鈉和聚丙烯酸組成。
16、進一步地，所述步驟a3中加熱的溫度為700-800℃，保溫的時間為2-3h。
17、本發(fā)明的有益效果：
18、1.本發(fā)明以納米線作為前驅(qū)體與氮源反應得到的改性碳納米管，提高了碳納米管的氮摻雜量，進而提高導電性；氧化石墨烯和殼聚糖之間的氫鍵以及靜電作用形凝膠，從而將納米硅顆粒和改性碳納米管原位包封于其中，熱處理得到復合材料，其中改性碳納米管縱橫交織的石墨烯網(wǎng)絡中，均勻地分布著納米硅顆粒，在兩種碳介質(zhì)的協(xié)同作用下，縮短了鋰離子和電子傳輸?shù)木嚯x，另外在分散劑的作用下阻止了助劑的團聚，進一步提高導電助劑的導電性能。
1.一種碳納米管復配導電助劑，其特征在于，所述碳納米管復配導電助劑原料包括了改性碳納米管、納米硅粉和氧化石墨烯、分散劑，其中改性碳納米管的制備方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳納米管復配導電助劑，其特征在于，所述步驟(1)中四水合氯化亞鐵、蒸餾水、異丙醇和氮川三乙酸四者質(zhì)量比為5-6:13:20-25:5-6，所述攪拌混合的時間為30min，所述繼續(xù)攪拌的時間為30min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳納米管復配導電助劑，其特征在于，所述步驟(2)中加熱的時間和溫度分別為5-6h、150-170℃，所述烘干的溫度為50-70℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳納米管復配導電助劑，其特征在于，所述步驟(3)中前驅(qū)體與雙氰胺的質(zhì)量比為0.5-1:1，所述升溫是指升溫至700-800℃，所述保溫的時間為1.5-3h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳納米管復配導電助劑，其特征在于，所述碳納米管復配導電助劑的制備方法包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種碳納米管復配導電助劑，其特征在于，所述步驟a1中納米硅粉、改性碳納米管和氧化石墨烯三者的質(zhì)量比為5:1:10，所述混合粉末與蒸餾水的固液比為0.08-0.1:4.5g/ml，所述超聲處理的時間為30-40min。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種碳納米管復配導電助劑，其特征在于，所述步驟a2中固液混合物與殼聚糖-醋酸的體積比為10:1，所述殼聚糖-醋酸由固液比為10:1g/ml的殼聚糖和醋酸組成，其中醋酸的質(zhì)量濃度為1-2％，所述分散劑與固液混合物的質(zhì)量比為0.02-0.5:1，所述分散劑由質(zhì)量比為1:1:1的聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸鈉和聚丙烯酸組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種碳納米管復配導電助劑，其特征在于，所述步驟a3中加熱的溫度為700-800℃，保溫的時間為2-3h。