丙酮、乙醇。国药。
[0025]磷酸铁锂:Tatung。猛酸锂:Hohsen。导电炭黑:Denka,powder grade。聚偏氟乙烯:Kynar，HSV-900。
[0026]测试方法:
[0027]电池性能测试:
[0028]使用所制备的石墨烯粉末作为导电添加剂制备了电极浆料，所组装的锂离子电池在不同倍率下测试了充放电性能。其中电极浆料各组分的质量比为:活性物质:聚偏氟乙烯:导电添加剂=100:5:x,其中X=L 5。导电添加剂组成为导电炭黑:石墨烯粉末=5:5。电极浆料所用的溶剂为N-甲基吡咯酮(NMP)。石墨烯粉末为下述实施例1-11制备得到的。活性物质为锰酸锂或磷酸铁锂。
[0029]充放电测试中各循环的充电倍率为1C，循环I和2的放电倍率为0.1C，循环3和4的放电倍率为0.5C，循环5和6的放电倍率为1C，循环7和8的放电倍率为3C，循环9和10的放电倍率为5C，循环11和12的放电倍率为10C。
[0030]氧化石墨的制备方法:
[0031]原材料为1500目的天然石墨粉末，220ml98%的浓硫酸，3.5g硝酸钠，21g高锰酸钾；将上述物质加入到1g天然石墨粉末中，在冰浴中将混合液搅拌I小时，将混合液的温度控制在20°C左右。将上述混合液取出，35°C水浴中边搅拌边反应4小时；加入500ml去离子水后，将得到的悬浮液在90°C反应15分钟。最后,加入600ml去离子水和50ml过氧化氢，进行5分钟反应后得到氧化石墨分散液。趁热将得到的分散液过滤，用稀盐酸溶液洗出金属离子，用去离子水洗除酸，重复洗直到PH值为7，制备出氧化石墨凝胶。
[0032]实施例1
[0033]在25°C条件下将氧化石墨、安替比林及连二亚硫酸钠在水中均匀混合后保持50分钟，将所得到产物用去离子水、及乙醇洗涤后，进行过滤，去除滤液并冷冻干燥，得到石墨烯粉末。安替比林与氧化石墨的质量比为10:100。连二亚硫酸钠与氧化石墨的质量比为3:1。
[0034]实施例2
[0035]在40°C条件下将氧化石墨、氨基吡啉及连二亚硫酸钠在水中均匀混合后保持10分钟，将所得到产物用去离子水洗涤后，过滤并冷冻干燥处理，得到石墨烯粉末。氨基吡啉与氧化石墨的质量比为28:100。连二亚硫酸钠与氧化石墨的质量比为3:1。
[0036]实施例3
[0037]在35°C条件下将氧化石墨、4-氨基安替吡啉及连二亚硫酸钠在水中均匀混合后保持10分钟，将所得到产物用去离子水、乙醇洗涤后，过滤并冷冻干燥处理，得到石墨烯粉末。4-氨基安替吡啉与氧化石墨的质量比为27:100。连二亚硫酸钠与氧化石墨的质量比为 3:1。
[0038]实施例4
[0039]在85°C条件下将氧化石墨、1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮及连二亚硫酸钠在水中均匀混合后保持15分钟，将所得到产物用去离子水、乙醇洗涤后，过滤并冷冻干燥处理，得到石墨烯粉末。1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮与氧化石墨的质量比为24:100。连二亚硫酸钠与氧化石墨的质量比为3:1。
[0040]实施例5
[0041]在40°C条件下将氧化石墨、1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮及连二亚硫酸钠在水中均匀混合后保持20分钟，将所得到产物用去离子水及乙醇洗涤后，过滤并冷冻干燥处理，得到石墨烯粉末。1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮与氧化石墨的质量比为3:100。连二亚硫酸钠与氧化石墨的质量比为3:1。
[0042]实施例6
[0043]在30°C条件下将氧化石墨、1- (2-氯苯基)-3-甲基_5_吡唑啉酮及连二亚硫酸钠在水中均匀混合后保持15分钟，将所得到产物用去离子水、乙醇及丙酮洗涤后，过滤并冷冻干燥处理，得到石墨烯粉末。1- (2-氯苯基)-3-甲基-5-吡唑啉酮与氧化石墨的质量比为0.25:100。连二亚硫酸钠与氧化石墨的质量比为3:1。
[0044]实施例7
[0045]在45°C条件下将氧化石墨、1-苯基-5-吡唑啉酮-3-羧酸及连二亚硫酸钠在水中均匀混合后保持50分钟，将所得到产物用去离子水、乙醇及丙酮洗涤后，过滤并冷冻干燥处理，得到石墨烯粉末。1-苯基-5-吡唑啉酮-3-羧酸与氧化石墨的质量比为28:100。连二亚硫酸钠与氧化石墨的质量比为3:1。
[0046]实施例8
[0047]在80°C条件下将氧化石墨、1-(2-氯基-5-磺酸苯基)_3_甲基_5_吡唑酮及连二亚硫酸钠在水中均匀混合后保持60分钟，将所得到产物用去离子水、乙醇及丙酮洗涤后，过滤并冷冻干燥处理，得到石墨烯粉末。1- (2-氯基-5-磺酸苯基)-3-甲基-5-吡唑酮与氧化石墨的质量比为31:100。连二亚硫酸钠与氧化石墨的质量比为3:1。
[0048]实施例9
[0049]在35°C条件下将氧化石墨、1- (4-氯基苯基)-3-甲基_5_吡唑酮及连二亚硫酸钠在水中均匀混合后保持60分钟，将所得到产物用去离子水、乙醇及丙酮洗涤后，过滤并冷冻干燥处理，得到石墨烯粉末。1- (4-氯基苯基)-3-甲基-5-吡唑酮与氧化石墨的质量比为29:100。连二亚硫酸钠与氧化石墨的质量比为3:1。
[0050]实施例10
[0051]在50°C条件下将氧化石墨、1- (4-磺酸基苯基)-3-甲基-5-吡唑酮及连二亚硫酸钠在水中均匀混合后保持10分钟，将所得到产物用去离子水、乙醇及丙酮洗涤后，过滤并冷冻干燥处理，得到石墨烯粉末。1- (4-磺酸基苯基)-3-甲基-5-吡唑酮与氧化石墨的质量比为50:100。连二亚硫酸钠与氧化石墨的质量比为3:1。
[0052]实施例11
[0053]在40°C条件下将氧化石墨、安替比林、4-氨基安替吡啉在水中均匀混合后加入连二亚硫酸钠保持10分钟，将所得到产物用去离子水及丙酮洗涤后，过滤并冷冻干燥处理，得到石墨烯粉末。安替比林、4-氨基安替吡啉与氧化石墨的质量比为5:5:100。连二亚硫酸钠与氧化石墨的质量比为3:1。
[0054]将上述实施例1至11所制备的石墨烯粉末根据测试方法部分所述的组成及含量，制备锂离子电池并进行了电池性能测试。测试结果见图1及图2。
[0055]对比例I
[0056]以导电炭黑(Denka)代替电极浆料中的石墨烯粉末，即导电添加剂完全由导电炭黑组成，制备锂离子电池并进行了电池性能测试。测试结果见图1及图2的对比例I。
[0057]对比例2
[0058]在50°C条件下将氧化石墨、氨基嘧啶及连二亚硫酸钠在水中均匀混合后保持60分钟，将所得到产物用去离子水、乙醇及丙酮洗涤后，过滤并冷冻干燥处理，得到石墨烯粉末。氨基嘧啶与氧化石墨的质量比为50:100。连二亚硫酸钠与氧化石墨的质量比为3:1。所得到的粉末根据测试方法部分所述的组成及含量，制备锂离子电池并进行了电池性能测试。结果放电容量为O。
【主权项】
1.一种石墨烯粉末，其特征在于:所述石墨烯粉末含有具有吡唑啉酮结构的分子。
2.根据权利要求1所述的石墨烯粉末，其特征在于:所述具有吡唑啉酮结构的分子中，吡唑啉酮结构的I位的取代基为芳基，同时吡唑啉酮结构的3位的取代基选自甲基或羧基。
3.根据权利要求2所述的石墨烯粉末，其特征在于:所述具有吡唑啉酮结构的分子中的芳基选自苯基、氯苯基或磺酸苯基。
4.根据权利要求3所述的石墨烯粉末，其特征在于:所述的具有吡唑啉酮结构的分子选自安替比林、氨基吡啉、4-氨基安替吡啉、1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮、1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮、1- (2-氯苯基)-3-甲基-5-吡唑啉酮、1-苯基-5-吡唑啉酮-3-羧酸、1- (2-氯基-5-磺酸苯基)-3-甲基-5-吡唑酮、1- (4-氯基苯基)-3-甲基-5-吡唑酮或1- (4-磺酸基苯基)-3-甲基-5-吡唑酮中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的石墨烯粉末，其特征在于:所述具有吡唑啉酮结构的分子中，吡唑啉酮结构的2位的取代基为甲基。
6.根据权利要求5所述的石墨烯粉末，其特征在于:所述具有吡唑啉酮结构的分子选自安替比林、氨基吡啉或4-氨基安替吡啉中的一种或几种。
7.—种锂离子电池，其特征在于:所述锂离子电池的电极包含权利要求1所述的石墨烯粉末、电极活性物质和聚偏氟乙烯。
8.一种制备权利要求1所述的石墨烯粉末的方法，其特征在于:由氧化石墨在具有吡唑啉酮结构的分子存在的条件下还原得到石墨烯粉末。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于:所述具有吡唑啉酮结构的分子选自安替比林、氨基吡啉、4-氨基安替吡啉、1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮、1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮、1- (2-氯苯基)-3-甲基-5-吡唑啉酮、1-苯基-5-吡唑啉酮-3-羧酸、1- (2-氯基-5-磺酸苯基)-3-甲基-5-吡唑酮、1- (4-氯基苯基)-3-甲基-5-吡唑酮或1-(4-磺酸基苯基)-3-甲基-5-吡唑酮中的一种或几种。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于:所述还原，其中使用还原剂选自连二亚硫酸钠、连二亚硫酸钾、亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、硫代硫酸钠、硫代硫酸钾、抗坏血酸钠、抗坏血酸钾、铁粉、铝粉、或水合肼中的一种或几种。
【专利摘要】本发明公开了一种石墨烯粉末及其制备方法，以及含有该石墨烯粉末的锂离子电池。本发明的石墨烯粉末含有吡唑啉酮结构的分子，其制备方法是由氧化石墨在具有吡唑啉酮结构的分子存在的条件下还原得到石墨烯粉末。该石墨烯粉末在极性溶剂中具有高分散性同时具有高导电性。可作为导电添加剂应用于锂离子电池的电极浆料，在电极浆料中易分散并可大幅提高电极的导电性，适用于大倍率充放电并具有较高循环保持率的锂离子二次电池。还可应用于导电材料、抗静电材料、电子产品的电磁屏蔽材料、微波吸收材料等领域。
【IPC分类】H01M10-0525, H01M4-62
【公开号】CN104852051
【申请号】CN201410050901
【发明人】杜宁, 王健, 孙培育
【申请人】东丽先端材料研究开发（中国）有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2014年2月14日
【公告号】WO2015120785A1