[发明专利]碳纳米管/石墨烯复合导电浆料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种碳纳米管/石墨烯微片复合导电浆料及制备方法，属于纳米技术、锂电、光电信息材料技术领域。所述的碳纳米管/石墨烯微片复合导电浆料，包括以下质量百分比配比组分：石墨烯微片0.3‑4.0％；碳纳米管2.0‑6.0％；分散剂0.5‑2.0％；余量为溶剂。本发明均匀、稳定分散，导电性能优异。所述的制备方法，包括以下步骤：(1)取石墨原料和溶剂,分散均匀，得石墨溶液；(2)对石墨溶液机械剥离石墨烯微片；(3)取多壁碳纳米管粉体和分散剂，与石墨烯微片，分散均匀，得混合溶液；(4)对混合溶液砂磨解聚，得到碳纳米管/石墨烯微片导电浆料。本发明工艺简单、设备少、投资省，自动化程度高、节能环保。

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管/石墨烯复合导电浆料及其制备方法，属于纳米技术、锂电、光电信息材料技术领域。

背景技术

锂离子电池中电化学反应的发生需要电子和锂离子同时到达活性物质表面,因此电子能够及时参与电化学反应才能实现正极活性物质性能的良好发挥.如果不使用导电浆料,电池内部欧姆极化增大,电池容量会显著降低，因此,导电浆料同样也是锂离子电池中的关键材料,能够确保活性物质容量的充分发挥,对于锂离子电池性能提升具有重要作用。

另一方面,由于导电浆料本身在充放电过程中并不提供容量,所以往往希望在确保活性物质容量发挥的同时尽量减少导电浆料的使用量,以提高正极中活性物质的比例,从而改善电池的质量能量密度.目前所使用的导电浆料通常是碳材料,如导电碳黑、导电石墨及碳纳米管等.由于这些碳材料相对于活性物质来说密度较低,减少导电浆料的使用量能够显著提高电池的体积能量密度。

在产品的电化学性能上，单纯使用导电炭黑或碳纳米管、或采用导电炭黑与碳纳米管复合的产品，电池的循环寿命、能量密度等主要参数很难有提升空间。

大量研究表明由化学气相沉积法制备得到的单层石墨稀，透光率虽较好，但面电阻较大，在分离和转移过程中易造成不连续的状况等而降低其导电性和强度。与之相比，碳纳米管沿轴向方向具有较高的电子迁移率，且比表面积大，高抗拉强度和弹性模量；但受自身结构的缺陷和管间电子传输方式，以及在制备过程中杂质的引入等因素，其导电性也受到一定程度的限制。考虑到石墨烯与碳纳米管结构上的差异，性能上的互补性，将石墨稀与碳纳米管相互结合，既可有效利用碳纳米管的一维管状结构，又可利用石墨稀的二维层状结构填补空隙，相互取长补短，充分发挥二者的优势。

目前碳纳米管/石墨烯微片复合材料的制备方法很多,目前重要的主要是以下几种方法,比如专利CN102807737A，提到将碳纳米管和石墨烯在液体介质中分散，然后加入高分子材料，使碳纳米管和石墨烯与高分子材料共混，形成一个均相体系。然而，这种方法主要应用于复合材料领域，使添加了碳纳米管和石墨烯的塑料等高分子材料到达抗静电或增加其强度的目的。此外，专利CN103779097A中，提到将氧化石墨和碳纳米管加入水中超声处理，然后干燥高温处理得到石墨烯-碳纳米管复合材料。该专利中，由于使用氧化石墨，因此，经过超声处理后得到的带有含氧基团的氧化石墨烯，会导致电学性能大打折扣，且干燥后可能存在石墨烯回叠的情况。

目前的技术存在以下缺点：

(1)将碳纳米管和石墨烯在液体介质中分散，然后加入高分子材料，使碳纳米管和石墨烯与高分子材料共混，形成一个均相体系。这种方法主要应用于复合材料领域，使添加了碳纳米管和石墨烯的塑料等高分子材料到达抗静电或增加其强度的目的，主要在塑料行业使用，在锂电池方向应用几乎没有。

(2)将氧化石墨和碳纳米管加入水中超声处理，然后干燥高温处理得到石墨烯-碳纳米管复合材料，其电学性能大打折扣，且干燥后可能存在石墨烯回叠的情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳纳米管/石墨烯复合导电浆料，均匀、稳定分散，导电性能优异。