石墨烯导电液及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于导电剂技术领域，特别涉及一种石墨烯导电液及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 导电剂是为了保证电极具有良好的充放电性能，在极片制作时通常加入一定量的 导电物质，在活性物质之间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用，以减小电极的 接触电阻加速电子的移动速率，同时也能有效地提高锂离子在电极材料中的迀移速率，从 而提高电极的充放电效率。
[0003] 因此，导电剂在锂离子电池中越来越得到了广泛的应用。目前用于锂离子电池的 导电剂主要包括炭黑导电剂、石墨、碳纳米管、碳纳米纤维和石墨烯等。目前这些导电剂常 规的用法是直接添加到正负极材料中进行分散，在实际应用过程中发现，该直接添加的方 法存在导电剂分散不均的问题，从而严重影响了锂离子电池电极的导电性能以及电池的充 放电效率。例如，石墨烯在直接添加至正负极材料后，虽然石墨烯是面接触导电剂，导电性 能佳，但是其对分散要求过高，而导致其在电极中分散不均，从而严重影响了锂离子电池的 充放电效率等性能。
[0004] 为了克服该导电剂分散均匀或难于分散等问题，当前公开了一种导电液，其将导 电功能体分散至极性溶剂中，其中，该导电功能体主要是碳纳米管，也可以复合：碳黑、乙 炔黑、碳纤维、导电石墨中的一种或一种以上。但是研宄发现，如果将石墨烯替代导电功能 体后分散至该分散体系中后发现，无法使得石墨烯均匀分散，且分散体系极为不稳定。推测 其原因可能是因为石墨烯自身特定的结构特征导致的，因此，如何研发一种能够使得石墨 烯均匀分散且分散体系稳定的导电液是本发明探讨的重点。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种石墨烯导电液及其制备方 法，以克服现有导电液体系无法实现石墨烯均匀分散和分散体系稳定性差的技术问题。
[0006] 本发明的另一目的提供本发明石墨烯导电液的应用，旨在克服现有导电剂在应用 中分散困难的技术问题。
[0007] 为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
[0008] 一种石墨烯导电液，包括如下重量百分比的组分：
[0009]
[0010] 其中，所述溶剂选用水、乙醇、甲醇、丙酮中的一种或两种以上的混合物溶剂。
[0011] 以及，一种石墨烯导电液的制备方法，包括如下工艺步骤：
[0012] 按照本发明石墨烯导电液所含的成分分别称取对应各原材料；
[0013] 将称取的分散剂溶解在溶剂中，配制形成混合溶液A;
[0014] 向所述混合溶液A中加入称取的石墨烯和润湿剂进行混料处理，形成混合液B;
[0015] 将所述混合液B进行分散处理后加入稳定剂进行再次混料处理。
[0016] 以及，本发明石墨烯导电液在锂离子电池、涂料、航空、橡胶、通讯、电子、新能源领 域中的应用。
[0017] 上述本发明石墨烯导电液根据石墨烯自身结构特性配制分散体系，使石墨烯能够 均匀分散，且能够使得本发明石墨烯导电液体系长时间保持稳定。另外，本发明石墨烯导电 液以石墨烯为导电功能体，从而使得本发明公开的石墨烯导电液具有优异的导电性。
[0018] 上述本发明石墨烯导电液制备方法只需按照成分及比例将各原料按照次序依次 混料分散处理即可，其制备方法工艺简单，条件易控，对设备要求低。
[0019]正是由于本发明石墨烯导电液中石墨烯分散均匀，分散体系稳定，且具有优异的 导电性能，因此，本发明石墨烯导电液能够有效在锂离子电池、涂料、航空、橡胶、通讯、电 子、新能源领域中的应用。
【具体实施方式】
[0020] 为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明，并不用于限定本发明。
[0021] 本发明实施例提供一种石墨烯分散均匀、分散体系稳定的石墨烯导电液。该石墨 烯导电液包括包如下重量百分比的组分：
[0022]
[0023] 具体地，上述石墨稀导电液中的石墨稀作为导电功能体，赋予本发明实施例石墨 烯导电液优异的导电性能。为了保证本发明实施例石墨烯导电液优异导电性能的基础上， 使得石墨烯能够在本发明石墨烯导电液中均匀分散，并具有良好的稳定性能，在一实施例 中，该石墨烯在本发明实施例石墨烯导电液中的重量百分比含量为2-10%，在具体实施例 中，该石墨烯在本发明实施例石墨烯导电液中的重量百分比含量为5%。在另一实施例中， 所述石墨烯选用单层石墨烯，双层石墨烯，少层石墨烯中的至少一种，其中，石墨烯的层数 为1-10层，因此，少层石墨稀为3-10层。在又一实施例中，该石墨稀的厚度为0. 3-5nm。
[0024] 上述石墨烯导电液中的分散剂、稳定剂和润湿剂与溶剂互溶，并一起构成了石墨 烯的分散体系，该分散体系保证了石墨烯的均匀分散和分散体系的稳定性。
[0025] 因此，上述石墨烯导电液中的溶剂选用水、乙醇、甲醇、丙酮中的一种或两种以上 的混合物溶剂。
[0026] 在上述溶剂的基础上，在一实施例中，该分散剂选用亚甲基双萘磺酸钠、聚丙烯酸 钠、异丙醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一种或两种以上的混合物。
[0027] 在另一实施例中，润湿剂选用丙二醇、甘油、磺酸盐中的一种或两种的混合物。
[0028] 在又一实施例中，稳定剂选用羧甲基纤维素、丙烯酸、丙烯酸树脂、聚阴离子纤维 素、羟乙基纤维素、丙烯酸酯、丙烯腈多元共聚物、羧基丁苯胶乳中的一种或两种以上的混 合物。
[0029] 上述实施例中的选用的分散剂、稳定剂润湿剂能够与上述选用的溶剂一起形成稳 定的分散体系，从而保证石墨烯的均匀分散和分散体系的稳定性能。与此同时，能够使得上 述实施例石墨烯导电液在应用中于其他组分进行混合物料处理过程中使得石墨烯以及其 他物料均匀分散。如将上述各实施例石墨烯导电液用于锂离子电池中时，能与电极材料以 及其他辅料进行均匀混合形成均匀分散的电极浆料，从而使得石墨烯与电极材料以及其他 辅料在浆料中均匀分散，从而有效提高了电极的导电性能，从而能显著提高锂离子电池的 电化学性能。具体如下文表1所示。
[0030] 因此，上述各实施例中的石墨烯导电液根据石墨烯自身结构特性，将分散剂、稳定 剂、润湿剂溶解于特定的溶剂中形成分散体系，从而使石墨烯能够均匀分散，且能够使得 本发明石墨烯导电液体系长时间保持稳定。另外，通过优化分散剂、稳定剂、润湿剂所选用 的化合物种类，实现进一步提高分散体系的稳定性和提高石墨烯的分散均匀性。另外，上述 各实施例中的石墨烯导电液还具有优异的导电性。
[0031] 相应地，本发明实施例还提供了上述石墨烯导电液的制备方法。该石墨烯导电液 制备方法包括如下步骤：
[0032] 步骤SOl:按照上文所述的本发明实施例石墨烯导电所含的成分分别称取对应各 原材料；
[0033] 步骤S02 :将称取的分散剂溶解在溶剂中，配制形成混合溶液A;
[0034] 步骤S03 :向步骤S02中配制的混合溶液A中加入称取的石墨烯和润湿剂进行混 料处理，形成混合液B;
[0035] 步骤S04:将步骤S03中配制的混合液B进行分散处理后加入稳定剂进行再次混 料处理。
[0036] 具体地，在上述步骤SOl中称取的石墨烯导电液各原料优选的含量和种类如上文 石墨烯导电液中所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。
[0037]上述步骤S02中，将分散剂溶解于溶剂的方式没有特别要求，可以采用搅拌、超声 或适当的加热等加速溶解等方式，是要使得分散剂能够完全溶解于溶剂中即可。
[0038] 上述步骤S03中，向溶液A中加入石墨烯和润湿剂进行的混料处理方式可以是采 用真空或惰性气体保护下搅拌分散的方式处理30-120min，转速为50-500rpm。
[0039] 上述步骤S04中，为了使得石墨烯能够在分析体系中充分分散，需对混合液B进行 分散处理，在一实施例中，对所述混合液B进行分散处理的方法为超声分散、球磨、砂磨、研 磨、高速搅拌中的一种或两种方式进行组合。应当理解的是，不管是采用超声分散、球磨、砂 磨、研磨、高速搅拌的哪一种方式，应当是混合液中的各物料充分分散，以形成稳定的分散 体系。
[0040] 该步骤S04中，待对所述混合液B进行分散处理后，向分散体系中加入稳定剂并进 行混料处理，使得稳定剂分散均匀，从而提高分散体系的稳定性，最终获得上文所述的本发 明实施例石墨烯导电液。
[0041] 因此，本发明实施例石墨烯导电液制备方法只需按照成分及比例将各原料按照次 序依次混料分散处理即可，其制备方法工艺简单，条件易控，对设备要求低，而且制备的本 发明实施例石墨烯导电液分散体系稳定，石墨烯分散均匀。
[0042] 正是由于本发明实