一种具有良好导电性锂电池电极材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电极材料技术领域，尤其涉及一种具有良好导电性锂电池电极材 料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着全球能源危机的不断加剧，新能源正逐渐成为各国投入的重点。目前锂离子 电池在手机、电脑等便携设备上得到了广泛的应用，尤其是锂动力电池，全球各大汽车厂商 都在加紧实现其在汽车上的应用。电极材料是制约锂离子电池性能、价格的关键性要素之 一，一直是国内外研究的热点。随着高安全、高功率、长寿命和大容量的锂离子动力电池组 的研究开发，电极材料用的导电剂成为电池进一步发展的制约性要素之一。锂电池中的正 极材料大部分是导电性不好的锂离子化合物，这就需要添加大量的导电剂形成导电网络， 以改善材料的导电性。对于负极材料而言，同样需要添加一定量的导电剂来改善其吸液性 等加工性能及倍率性能。
[0003] 石墨烯自从2004年由曼彻斯特大学的两位教授制备出以来，得到了学术界的 广泛关注，首要一点就是其超高的电导率，对于这种二维晶体电子在其中的运行速度达 到了光速的1/300,远远超过了电子在一般导体中的运动速度，或更准确地，应称为"载荷 子"(electricchargecarrier)。究其原因，它的性质和相对论的中微子非常相似，而相对 论性的载荷子可以全自由地穿行，因为根据量子电动力学的观点，所有的粒子都发生了量 子隧道效应，通过率100%。除了电导性，石墨烯还具有超高的比表面积，其比表面积的理论 计算值达到了 2630m2/g。结合石墨烯的以上特性，人们开展了在锂电池中应用石墨烯的研 究。
[0004] 现有技术公开了一种锂离子电池导电材料及其制备方法和用途专利。该方法制 备的石墨烯构建了锂电池，与乙炔黑相比负极材料的比容量提高25?40%，库伦效率提高 10?15%。在实际的使用过程中，由于纳米材料都存在的团聚问题，就需要解决好石墨烯 的分散问题。另外由于超高的比表面积，还需要解决石墨烯应用过程中的加工性能问题。现 有技术还没有很好的解决这样的问题。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明一方面提供一种具有良好导电性锂电池电极材料， 该具有良好导电性锂电池电极材料提高了电极材料的倍率和高低温电化学性能，同时改善 了吸液性和分散性。
[0006] 本发明采用以下技术方案：
[0007] -种具有良好导电性锂电池电极材料，由石墨烯、分散剂、稳定剂、锂电池电极用 材料和溶剂制备而成；
[0008] 所述石墨烯和锂电池电极用材料质量之和为总质量的30?50% ;
[0009] 所述锂电池电极用材料与石墨烯质量比为100 :0. 5?5 ;
[0010] 所述石墨烯、分散剂和稳定剂质量比1?5:0?0. 5:0?0. 5。
[0011] 本发明另一方面提供一种制备上述具有良好导电性锂电池材料的方法，该方法在 制备过程中无需另外添加导电剂，提高了具有良好导电性锂电池材料的吸液性能，进而改 善了锂电池的加工工艺。
[0012] 一种制备上述具有良好导电性锂电池电极材料的方法，其特征在于，包括以下步 骤：
[0013] (1)将石墨烯、分散剂、稳定剂和溶剂按质量比1?5:0?0? 5:0?0? 5 :94?99 进行预分散处理，得到石墨烯溶液；
[0014] (2)将所述石墨稀溶液进打商压均质处理，加入与石墨稀质量比为100 :0? 5?5 的锂电池用电极材料，加入溶剂，制得固含量为30?50%的混合液，将所述混合液进行均 质和干燥处理，得到原始电极材料；
[0015] (3)将所述原始电极材料于保护气氛下，进行热处理，粉粹过筛，制得具有良好导 电性锂电池电极材料。
[0016] 其中，均质处理为高速搅拌或高压均质处理。
[0017] 优选地，步骤（1)中所述石墨烯中90%以上的石墨片层在10层以下。
[0018] 优选地，步骤（1)中预分散处理为球磨、搅拌或混炼。
[0019] 优选地，步骤（2)中所述锂电池用电极材料选自天然石墨、人造石墨、磷酸铁锂、 钴酸锂、尖晶石锰酸锂、富锂锰氧材料、磷酸锰锂、镍钴锰或镍钴铝三元材料中一种或至少 两种的混合物，优选所述锂电池用电极材料选自钛酸锂和/或磷酸铁锂，所述溶剂选自水 和/或乙醇。
[0020] 优选地，步骤（1)的具体步骤为：将石墨烯、分散剂、稳定剂和溶剂按质量比1? 5:0?0.5:0?0.5:94?99进行预分散处理1?12h，得到石墨烯溶液。
[0021]优选地，步骤（2)的具体步骤为：将所述石墨烯溶液在50?500Mpa压力下进行均 质处理1?4次，加入与石墨烯质量比为100 :0. 5?5的锂电池用电极材料，加入溶剂，制 得固含量为30?50%的混合液，将所述混合液在2000?8000rpm转速下搅拌1?6h，或 在50?500Mpa压力下进行均质处理1?2次，然后再干燥处理，得到原始电极材料。
[0022] 优选地，步骤（3)的具体步骤为：将所述原始电极材料于保护气氛下，在200? 500°C下热处理1?10h，粉粹过筛，制得一种具有良好导电性锂电池电极材料。
[0023] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：一种具有良好导电性锂电池电极材 料，由石墨烯、分散剂、稳定剂、锂电池电极用材料和溶剂制备而成，所述石墨烯、分散剂、稳 定剂和锂电池电极用材料质量之和为总质量的30?50%，余量为溶剂，锂电池电极用材料 与石墨烯质量比为100 :〇. 5?5,石墨烯、分散剂和稳定剂质量比1?5:0?0.5:0?0.5。 本发明的具有良好导电性锂电池电极材料中引入石墨烯，提高了导电性与倍率性能；同时 没有添加导电剂，提高了具有良好导电性锂电池电极材料的吸液性能，改善了锂电池的加 工工艺，为制备高性能电池提供了保障。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明的具有良好导电性锂电池电极材料的SEM图。
【具体实施方式】
[0025] 以下结合附图对本发明进行详细的描述。
[0026] 实施例1 :本实施例的具有良好导电性锂电池电极材料，按质量份计，由以下原料 制备而成：
[0027] 钛酸锂 100份； 石墨烯 1份； 分散剂 0.1份； 稳定剂 0.1份； 水 200份。
[0028] 本实施例的具有良好导电性锂电池电极材料制备方法如下：
[0029] 按质量份计，将石墨烯1份、分散剂0. 1份、稳定剂0. 1份和溶剂98. 8份按进行预 分散处理lh，得到石墨烯溶液，将所述石墨烯溶液在lOOMpa压力下进行均质处理1次，加入 100份钛酸锂和溶剂101. 2份，得到固含量