一种锂电池专用异构石墨烯导电剂及其制备方法   0    0

本发明提供一种锂电池专用异构石墨烯导电剂及其制备方法，其特征在于所述锂电池专用异构石墨烯导电剂是由石墨粉剥离过程中与不同结构的含碳微粒异构化形成的有序介孔物质，由以下原料按重量份制备而成：石墨粉、不同结构的含碳微粒、分散剂、乳化剂、异构剂，该锂电池专用异构石墨烯导电剂是通过将石墨粉和不同结构的含碳微粒预处理后，送入异构化反应器中，加入异构剂，在石墨粉不断剥离成石墨烯的过程中与不同结构的含碳微粒异构化形成稳固的异构化网络结构，得到均匀分散的异构石墨烯导电剂。该异构石墨烯导电剂结构牢固，性能稳定，分散性好，用于锂电池正极材料中能够形成良好的导电网络，增强锂电池正极材料的导电性能和倍率充放电性能，减少不可逆容量的产生，增加电池的循环稳定性，使得锂电池更加具有市场竞争力。

1.一种锂电池专用异构石墨烯导电剂，其特征在于：具有有序介孔的异构导电剂，由以下原料按重量份制备而成：
石墨粉 80-95，
不同结构的含碳微粒 5-10，
分散剂 0.5-1，
乳化剂 0.5-1，
异构剂 1-2；
其中，所述的不同结构的含碳微粒为微球炭黑、碳纳米管、碳纤维、炭黑/氮化铝纤维、炭黑/氮化硼微球、炭黑/云母片微片中的两种以上的复合微粒；
所述的乳化剂为丙二醇脂肪酸酯、硬脂酸钾、酪蛋白酸钠、聚甘油单油酸酯、蔗糖脂肪酸酯中的一种或几种；
所述的异构剂为双酚F型环氧树脂、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、双酚A 二缩水甘油醚、2，4-甲苯二异氰酸酯中的一种或几种；
所述的锂电池专用异构石墨烯导电剂具体制备方法如下：
（1）将石墨粉、分散剂放入研磨机中研磨30min，在40-60KHz频率下超声分散2h，干燥得到分散石墨；
（2）将不同结构的含碳微粒、乳化剂与适量水在高速搅拌条件下进行界面改性，控制搅 拌速度在1500-3000r/min，温度在60-80℃，搅拌30-60min，得到改性含碳微粒乳液；
（3）将步骤（1）得到的分散石墨、异构剂与适量水加入异构化反应器，同时控制温度在 
80-100℃，压强在2-5MPa，异构化反应器为密闭式研磨装置，研磨腔为圆柱形或圆锥形的密 闭腔体，在高压条件下使分散石墨被逐渐研磨剥离成石墨烯，同时连续均匀泵入步骤（2）得 到的含碳微粒乳液，被剥离的石墨烯在异构剂作用下使石墨烯层界面形成可缠绕基团，与 不断加入的含碳微粒连接异构化形成有序介孔的稳固网络结构，得到均匀分散的浆体；
（4）将步骤（3）得到的分散浆体通过高压喷嘴喷入反应炉，经过不完全燃烧、急冷，由旋风分离器分离得到锂电池专用异构石墨烯导电剂。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池专用异构石墨烯导电剂，其特征在于，所述的石墨粉为天然鳞片石墨、膨胀石墨、可膨胀石墨、氧化石墨中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池专用异构石墨烯导电剂，其特征在于，所述的研磨机为圆盘式研磨机、转轴式研磨机、钢球研磨机或齿轮研磨机。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池专用异构石墨烯导电剂，其特征在于，所述的石墨粉粒径为3-40μm。

5.根据权利要求1所述的一种锂电池专用异构石墨烯导电剂，其特征在于，所述的不同结构的含碳微粒粒径为5nm-1000nm。

6.根据权利要求1所述的一种锂电池专用异构石墨烯导电剂，其特征在于，所述的分散剂为聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、明胶、苯扎氯铵中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的一种锂电池专用异构石墨烯导电剂，其特征在于，步骤（3）所述的异构化反应器机身上进料口设置流速控制表，以确保含碳微粒乳液匀速加入，研磨腔设置压力表连接点。

8.根据权利要求1所述的一种锂电池专用异构石墨烯导电剂，其特征在于，步骤（3）所述的连续均匀泵入为在异构反应全程连续均匀泵入。

9.根据权利要求1所述的一种锂电池专用异构石墨烯导电剂，其特征在于，步骤（3）所述的异构化反应器外壳上设有冷却液循环腔，以带走研磨过程中的热量，保证研磨的顺利进行。

10.根据权利要求1所述的一种锂电池专用异构石墨烯导电剂，其特征在于，所述连续均匀泵入的流体速率为0.5-1L/min。