一種摻雜氟化石墨烯制備高導(dǎo)電漿料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)電漿料的配制方法領(lǐng)域，具體的說是一種在成熟型導(dǎo)電漿料的基礎(chǔ)上配制一種高導(dǎo)電漿料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]研宄發(fā)現(xiàn)通過降低電池內(nèi)阻，改善導(dǎo)電基體材料的導(dǎo)電能力，能極大提高電池的倍率放電性能，且在高倍率放電情況下，電池?zé)嵘郎仄椒€(wěn)，對電池負(fù)極表面SEI膜損害較小，提高電池的安全性能，同時(shí)通過改善基體電子傳遞，降低電池極化，提高電池的循環(huán)性能。我們通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在基體材料上涂覆lu~2u的高導(dǎo)電材料，能降低電池極化內(nèi)阻，安全性能得到提高，同時(shí)其循環(huán)性能也有所提高，改善電池綜合性能。
[0003]自從英國曼徹斯特大學(xué)的安德烈.K.海姆(Andre K.Geim)等在2004年制備出石墨烯材料，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)受到了人們廣泛的重視。石墨烯被喻為材料科學(xué)與凝聚態(tài)物理領(lǐng)域正在升起的“新星”，它所具有的許多新穎而獨(dú)特的性質(zhì)與潛在的應(yīng)用正吸引了諸多科技工作者。單層石墨烯具有大的比表面積，優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能和低的熱膨脹系數(shù)。如:1.高強(qiáng)度，楊氏摩爾量，(1，100 GPa)，斷裂強(qiáng)度:(125GPa) ;2.高熱導(dǎo)率，(5, 000 ff/mK) ；3.高導(dǎo)電性、載流子傳輸率，(200,000 cm2/V*s) ；4.高的比表面積，(理論計(jì)算值:2，630 m2/g)。尤其是其高導(dǎo)電性質(zhì)，大的比表面性質(zhì)和其單分子層二維的納米尺度的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，可在超級電容器和鋰離子電池中用作電極材料。另外，氟化石墨作為高能鋰離子電池的活性物質(zhì)，己引起新型化學(xué)電源研宄者們的極大興趣和重視，并已開發(fā)成功相應(yīng)的高能電池。氟化石墨-鋰電池具有如下優(yōu)異的性能:(I)電壓高、能量密度高。
(2)利用率高、電壓平穩(wěn)等等。但是氟化石墨材料的電導(dǎo)率和穩(wěn)定性低，從而限制了其作為導(dǎo)電劑的應(yīng)用。氟化石墨烯由于具有較高的電導(dǎo)率并且和電解液具有很好的相容性，可應(yīng)用于鋰離子電池及超級電容器中。
[0004]基于以上原因，結(jié)合目前還沒有任何關(guān)于氟化石墨烯用于導(dǎo)電漿料的報(bào)道。我們通過加入氟化石墨烯，在現(xiàn)有成熟型導(dǎo)電漿料的基礎(chǔ)上配制一種和電解液相容性好且電導(dǎo)率較高的漿料的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有的成熟型導(dǎo)電漿料導(dǎo)電性能差和與電解液相容性不好的技術(shù)不足，而提出一種摻雜氟化石墨烯制備高導(dǎo)電漿料的方法。
[0006]為了解決本發(fā)明所提出的技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案為:1、一種摻雜氟化石墨烯制備高導(dǎo)電漿料的方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)稱量質(zhì)量比例為:100:5?15:3~5: 700的導(dǎo)電漿料、氟化石墨烯、分散劑、去離子水；
(2)將分散劑與二分之一的去離子水混合，倒入真空攪拌器中，先以公轉(zhuǎn)20±3r/min，自轉(zhuǎn)400±20r/min慢速攪拌至分散劑完全浸潤至去離子水中，然后抽真空至-0.1mpa,按公轉(zhuǎn) 100±5r/min，自轉(zhuǎn) 4000± 100r/min 快速攪拌 Ih ；
(3)將導(dǎo)電楽料加入至(2)的真空攪拌器中，先以公轉(zhuǎn)20±3r/min，自轉(zhuǎn)400±20r/min慢速攪拌lh，然后抽真空至-0.lmpa，按公轉(zhuǎn)100±5r/min，自轉(zhuǎn)4000± 100r/min快速攪拌1.5h ；
(4)將氟化石墨稀加入至(3)的真空攪拌器中，先以公轉(zhuǎn)20±3r/min，自轉(zhuǎn)400±20r/min慢速攪拌0.5h，然后抽真空至-0.lmpa，按公轉(zhuǎn)100±5r/min，自轉(zhuǎn)4000± 100r/min快速攪拌2h ；
(5)將剩余的去離子水加入至(4)的真空攪拌器中，先以公轉(zhuǎn)20±3r/min，自轉(zhuǎn)400±20r/min慢速攪拌lOmin，然后抽真空至-0.lmpa,按公轉(zhuǎn)80±5r/min，自轉(zhuǎn)2000±100r/min快速攪拌30min，測量制備漿料粘度與固含量，使得粘度在100~500mpa.s，
固含量在3%~8%。
[0007]所述的氟化石墨烯可以自己合成，也可以購買市面上現(xiàn)成的氟化石墨烯。包括氟化石墨烯粉末以及以氟化石墨烯為主要溶質(zhì)的溶液，或者是含氟化石墨烯的混合物。若自己合成氟化石墨烯，可以參考在公開的文獻(xiàn)或者專利的制備方法。這里列舉其中的一種方法:
石墨一氧化石墨烯一石墨烯一氟化石墨烯
(1)石墨:純度99.5%；
(2)氧化石墨稀:通過改進(jìn)的Hmnmers法制備氧化石墨稀；
(3)石墨稀:通過液相還原氧化石墨稀制得石墨稀；
(4)氟化石墨烯:(3)中所得石墨稀通過與F2等含氟物質(zhì)反應(yīng)得到氟化石墨烯。
[0008]所述的導(dǎo)電漿料選用漢高系列、日本昭和SDX系列、自制導(dǎo)電漿料的其一種或兩種以上的混合物。
[0009]所述分散劑選用聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纖維素鈉以及其它具有分散作用的聚丙烯酸類物質(zhì)的一種物質(zhì)或兩種以上物質(zhì)的混合物。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有傳統(tǒng)導(dǎo)電漿料制備方法相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)改善了導(dǎo)電性能，降低了涂層厚度；(2)由于氟化石墨烯與電解液具有較好的相容性，大大增強(qiáng)了極片的保液性能；(3)由于導(dǎo)電漿料是選用成熟型導(dǎo)電漿料，本身含有一定的粘接劑與分散劑，在一定程度上能起到分散于粘結(jié)作用；(4)本發(fā)明的攪拌方式分散加工性能好；(5)工藝流程短、操作簡單、能耗低、安全性能好，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。
[0011]本發(fā)明結(jié)合導(dǎo)電漿料中石墨、炭黑具有一定粗糙度的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)揮了氟化石墨烯的高導(dǎo)電和與電解液相容性好的優(yōu)勢，利用成熟的導(dǎo)電漿料體系中的粘結(jié)劑體系，避免了復(fù)雜的粘結(jié)劑選型和混合與分散的步驟，通過稀釋傳統(tǒng)導(dǎo)電漿料，添加少量的氟化石墨烯，在保證導(dǎo)電涂層具有一定粗糙度的基礎(chǔ)上，改善了導(dǎo)電性能，降低了涂層厚度，簡化了配置流程。
[0012]導(dǎo)電漿料中的導(dǎo)電劑一般是高導(dǎo)電的納米級石墨或者碳黑。而氟化石墨烯的導(dǎo)電性能要優(yōu)于石墨或者炭黑，因此，一小部分氟化石墨烯可以替代多部分的導(dǎo)電石墨和炭黑，增強(qiáng)導(dǎo)電性，而且還降低了導(dǎo)電漿料中的固含，可以使涂層朝更薄的方向發(fā)展。同時(shí)，作為鋰電池集流體的涂碳鋁箔，希望表面有一定的粗糙度，以利于集流體和正極活性物質(zhì)的顆粒與顆粒之間的密接。因此，單純用氟化石墨烯作為導(dǎo)電劑，表面非常平整，粗糙度小，不利于與正極活性物質(zhì)的密接。因此，發(fā)展一種氟化石墨烯與石墨混合的導(dǎo)電體系是解決的導(dǎo)電性和表面密接性的有效方法。
[0013]用于鋰電池導(dǎo)電漿料必須有良好的吸收電解液性能，由于氟化石墨烯與電解液具有較高的相容性，相對于沒有氟化石墨烯