專利名稱：一種薄層石墨分散液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池電極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種薄層石墨分散液及其制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界，化石燃料類傳統(tǒng)能源日漸枯竭，在化石燃料燃燒的過程中，產(chǎn)生的環(huán)境污染問題也日益嚴重。能源、資源、環(huán)境與人類社會的和諧可持續(xù)發(fā)展成為社會關(guān)注的焦點，尋求可再生清潔能源、謀求人與環(huán)境的和諧發(fā)展逐步成為時代的主題。在新能源開發(fā)的過程中，能量綠色高效的儲存與轉(zhuǎn)移成為一個關(guān)鍵問題。具有高功率密度與高能量密度、無污染、可重復(fù)使用的鋰離子電池成為各國政府與科研機構(gòu)普遍關(guān)注的對象。正負極材料是鋰離子電池的重要組成部分，材料性能的發(fā)揮直接影響鋰離子電池的功率，能量性能的發(fā)揮。石墨烯材料自2004年被發(fā)現(xiàn)以來，引起了科學(xué)界的革命，通過石墨烯與不同電極材料的復(fù)合或者簡單的混合，對材料的性能提高起到了極大地促進作用。 片層數(shù)小于十層的SP2雜化的碳原子層都可以被稱為石墨烯，2009年，本發(fā)明人楊全紅等采用低溫膨化法實現(xiàn)了石墨烯的低成本宏量制備，得到了具有優(yōu)良納米結(jié)構(gòu)和儲能性質(zhì)的石墨烯材料，從而為石墨烯的產(chǎn)業(yè)化及其在儲能領(lǐng)域中的應(yīng)用打下基礎(chǔ)[Wei Lv，Dai-Ming Tang, Yan-Bing He et al.，ACS Nano，2009，3 (11) :3730-3736.楊全紅，呂偉，孫輝，高電化學(xué)容量氧化石墨烯及其低溫制備方法和應(yīng)用，專利號CN200810151807.X.]。石墨烯可以作為一種柔性的、片狀的導(dǎo)電劑分散在正極材料中，形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，顯著提高正極材料的電化學(xué)性能[Fang-Yuan Su, Conghui You, Yan-Bing He et al. , Journal of Materials Chemistry, 2010, 20,9644-9650.楊全紅，呂偉，賀艷兵，游從輝，陳學(xué)成，以石墨烯為導(dǎo)電添加劑的電極及在鋰離子電池中的應(yīng)用，申請?zhí)?00910306019. 8]。然而在實際應(yīng)用中，片層數(shù)在十至五十層的薄層石墨材料從制備方法與制備成本上，都比石墨烯更易工業(yè)化，同時多層數(shù)的薄層石墨在首次的庫侖效率與循環(huán)性能上都優(yōu)于石墨烯。由于薄層石墨上缺少親水官能團，很難分散在水溶劑中，這就限制了其在鋰離子電池電極材料的應(yīng)用，在正極與負極材料中均勻的分散薄層石墨，是使薄層石墨性能發(fā)揮的關(guān)鍵影響因素。

發(fā)明內(nèi)容
為為了解決上述問題，本發(fā)明的目的之一在于提供了一種在電極材料中分散性能好的薄層石墨分散液。本發(fā)明的目的之二在于提供了所述薄層石墨分散液的制備方法；所述的該方法不僅操作簡單，而且適應(yīng)現(xiàn)有鋰離子電池電極材料成熟的制備工藝，無需對現(xiàn)有工藝做大改進，工業(yè)實施成本低。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種薄層石墨分散液，包括按照質(zhì)量比為1 5 500的薄層石墨和N-甲基吡咯烷酮，其中所述薄層石墨是片層數(shù)為十至五十的碳原子層。
所述薄層石墨分散液的制備方法，將薄層石墨按照質(zhì)量比為1 5 500加入到 N-甲基吡咯烷酮中，在超聲功率為50 1000W的條件下超聲0. 2 20個小時，得到所述薄
層石墨分散液。本發(fā)明主要是將薄層石墨按照質(zhì)量比為1 5 500加入到N-甲基吡咯烷酮 (NMP)中，在超聲功率為50 1000W的條件下超聲0. 2 20個小時，得到均一穩(wěn)定的薄層石墨分散液。本發(fā)明中首先是分散液的制備方法操作簡單，只是通過簡單的超聲一道工序就可以得到均勻的分散液，不需添加任何表面活性劑，避免了表面活性劑的引入造成的成本升高以及比質(zhì)量性能降低等問題；其次是薄層石墨分散液對現(xiàn)有的鋰離子電池電極材料制備工藝適應(yīng)性強，不需對現(xiàn)有工藝進行大規(guī)模調(diào)整，易于工業(yè)化，并且工業(yè)化成本低。
具體實施例方式實施例1一種薄層石墨分散液及其制備方法，以3. 7Kg N-甲基吡咯烷酮(NMP)作為溶劑， 向其中加入0. 04Kg的薄層石墨。在100W的功率下超聲2小時得到均一穩(wěn)定的薄層石墨分散液。實施例2一種薄層石墨分散液及其制備方法，以61. 6Kg N-甲基吡咯烷酮(NMP)作為溶劑， 向其中加入0. 666Kg的薄層石墨。在1000W的功率下超聲2小時得到均一穩(wěn)定的薄層石墨分散液。實施例3一種薄層石墨分散液及其制備方法，以15Kg N-甲基吡咯烷酮(NMP)作為溶劑，向其中加入0. 15Kg的薄層石墨。在100W的功率下超聲20小時得到均一穩(wěn)定的薄層石墨分散液。上述實施例，只是本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限制本發(fā)明實施范圍，故凡以本發(fā)明權(quán)利要求所述的特征及原理所做的等效變化或修飾，均應(yīng)包括在本發(fā)明權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種薄層石墨分散液，其特征在于，包括按照質(zhì)量比為1 5 500的薄層石墨和 N-甲基吡咯烷酮，其中所述薄層石墨是片層數(shù)為十至五十的碳原子層。
2.權(quán)利要求1所述薄層石墨分散液的制備方法，其特征在于，將薄層石墨按照質(zhì)量比為1 5 500加入到N-甲基吡咯烷酮中，在超聲功率為50 1000W的條件下超聲0. 2 20個小時，得到所述薄層石墨分散液。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋰離子電池電極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種薄層石墨分散液及其制備方法；本發(fā)明主要是將薄層石墨按照質(zhì)量比為1∶5～500加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，在超聲功率為50～1000W的條件下超聲0.2～20個小時，得到均一穩(wěn)定的薄層石墨分散液；本發(fā)明操作簡單，避免了成本升高、質(zhì)量性能降低等問題；而且對現(xiàn)有的鋰離子電池電極材料制備工藝適應(yīng)性強，不需對現(xiàn)有工藝進行大規(guī)模調(diào)整，易于工業(yè)化，工業(yè)化成本低。
文檔編號H01M4/38GK102280628SQ20111016454
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者劉 東, 張新河, 李中延, 楊全紅, 羅永莉, 蘇方遠, 陳學(xué)成, 馬莉, 魏偉 申請人:東莞市邁科新能源有限公司, 東莞市邁科科技有限公司