[发明专利]一种石墨烯分散组合物、电极浆料的制造方法及电极的制造方法

说明书

本发明的目的是提供具有高度分散性及当作为制造电极材料的原料使用时能够显现高导电性及离子传导性的石墨烯分散组合物。本发明提供了一种石墨烯分散组合物，包括石墨烯、具有150以下分子量的胺化合物及有机溶剂，其中胺化合物对石墨烯的质量比为0.005以上至0.30以下。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯分散在有机溶剂中得到的石墨烯分散组合物，使用该石墨烯分散组合物制造电极浆料的方法，以及电极的制造方法。

背景技术

石墨烯是由碳原子组成的二维晶体。自2004年发现石墨烯以来，石墨烯成为吸引大量注意力的材料。石墨烯具有优异的电气、热、光学及机械性质，预期可应用于广阔领域，如电池材料、能量储存材料、电子装置及复合材料等领域。

作为制造石墨烯的方法的例子，包括机械分离方法、CVD(化学气相沉积)方法和CEG(晶体外延生长)方法。其中，氧化还原法，即通过氧化天然石墨获得氧化石墨，然后进行还原反应从而生产石墨烯的方法，由于该方法能够量产石墨烯，因此作为工业制造方法是有前途的。

为了扩大石墨烯的应用范围，使用分散组合物形式的石墨烯是有用的，可以使石墨烯与树脂捏合，或与电池的电极浆料进行混合。然而，石墨烯容易聚集，因此难以制备高浓度的石墨烯分散组合物。

已经研究了使用各种分散剂来改善石墨烯的分散性。专利文献1公开了一种使用表面活性剂作为分散剂来分散石墨烯的技术。专利文献2公开了使用多环芳族化合物改善分散性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际专利公开号WO 2011-074125

专利文献2：日本专利案号2015-059079

发明内容

本发明要解决的问题

石墨烯分散组合物倾向于具有极高黏度，因而难以添加到树脂或电池中，因此无法充分地发挥石墨烯分散组合物的导电效果。如专利文献1和2中描述的使用分散剂虽可改善石墨烯的分散性，但这些分散剂不具有降低黏度的效果。

本发明的目的在于提供一种具有高浓度及低黏度的石墨烯分散组合物。

解决问题的手段

为了达成上述目的，本发明提供了一种石墨烯分散组合物，其包含石墨烯、分子量为150以下的胺类化合物和有机溶剂，其中胺类化合物与石墨烯的质量比为0.005-0.30。

发明的效果

本发明的石墨烯分散组合物具有降低的黏度，因而易与树脂或电极浆料混合。石墨烯有利地与锂离子电池中的活性材料等混合，因而能够获得高功率电池。

具体实施方式

石墨烯

石墨烯狭义上是厚度等于一个原子(单层石墨烯)的经sp2键合的碳原子片层，但在本说明书中，术语“石墨烯”还包括单层的石墨烯片堆叠而呈片状的石墨烯堆叠体。类似地，术语“氧化石墨烯”也包括单层氧化石墨烯薄片堆叠而呈片状的氧化石墨烯堆叠体。在本说明书中，术语“氧化石墨烯”是指通过X射线光电子能谱分析(XPS)测量的氧原子与碳原子的元素比(氧化度)大于0.4的物质，术语“石墨烯”是指上述元素比为0.4以下的物质。石墨烯或氧化石墨烯可以包含表面处理剂，其目的是例如在后叙述的改善分散性，并且在本说明书中，术语“氧化石墨烯”或“石墨烯”还包括含有这种表面处理剂的氧化石墨烯或石墨烯。

优选本发明的石墨烯分散组合物中所含有的石墨烯至少部分地经过官能化处理。官能化表示碳的石墨结构中的一部分经羟基、羧基、酮基或环氧基改性。

为了获得官能化石墨烯，优选使用将氧化石墨烯进行还原的氧化还原法来制备石墨烯。