本發(fā)明涉及鋰電池領(lǐng)域，尤其是涉及一種含石墨烯復(fù)合導(dǎo)電劑的磷酸鐵鋰電池正極漿料的制備方法。

背景技術(shù)：

磷酸鐵鋰電池因高安全性、長(zhǎng)壽命、低價(jià)格、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在動(dòng)力以及儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。但磷酸鐵鋰的低電導(dǎo)率(10^-9S/cm)和低離子擴(kuò)散速率導(dǎo)致其低比容量，限制著它的使用；在電池制作過(guò)程中，添加適量導(dǎo)電劑，導(dǎo)電顆粒之間充分有效接觸且填充滿(mǎn)活性材料的空隙，在活性材料中形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，以提高鋰離子電池的電性能。

理想的正極為離子和電子混合導(dǎo)體，電子導(dǎo)電性與正極導(dǎo)電性好壞有關(guān)，粒子傳導(dǎo)性與正極的孔容有關(guān)，多空結(jié)構(gòu)可以提供電解液的儲(chǔ)存場(chǎng)所，為電極快速反應(yīng)提供緩沖離子源，導(dǎo)電劑在正極的作用主要是提高正極的導(dǎo)電性。導(dǎo)電劑添加到正極活性材料之中，經(jīng)過(guò)均勻分散，導(dǎo)電劑與活性物質(zhì)的充分接觸，可以降低電極在循環(huán)過(guò)程中的極化，提高正極材料的比容量和循環(huán)性能。

鋰離子電池導(dǎo)電劑主要有顆粒狀導(dǎo)電劑與纖維狀導(dǎo)電劑，其中單組份導(dǎo)電劑如乙炔黑、炭黑、人造石墨和天然石墨，金屬纖維、碳納米管等。顆粒狀導(dǎo)電劑價(jià)格便宜，使用方便，是目前常用的導(dǎo)電劑。纖維狀導(dǎo)電劑有較大的長(zhǎng)徑比，有利于形成導(dǎo)電網(wǎng)路，能有效提高正極材料之間及正極材料與集流體之間的粘結(jié)性，提高電池的能量密度，容易形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和充當(dāng)物理粘結(jié)劑是纖維狀導(dǎo)電劑優(yōu)越于顆粒導(dǎo)電劑的兩個(gè)因素。其不足之處在于纖維狀導(dǎo)電劑由于是長(zhǎng)的纖維，與正極活性物質(zhì)接觸點(diǎn)較少，不及顆粒狀導(dǎo)電劑，將其與顆粒狀導(dǎo)電劑聯(lián)用，可以相得益彰。

與單組份導(dǎo)電劑相比，雙組份導(dǎo)電劑可以利用兩種或者兩種以上導(dǎo)電劑的各自?xún)?yōu)勢(shì)，形成協(xié)同效應(yīng)。有研究表明，在SP(導(dǎo)電炭黑)與KS6復(fù)合導(dǎo)電劑中，導(dǎo)電劑總用量為8％(wt％)時(shí)候，隨著SP含量的增大，復(fù)合導(dǎo)電劑的能量密度增大，電極的表面電阻減小，雖然粒子的擴(kuò)散速率減小，但電極的倍率充放電性能得到了改善，表明導(dǎo)電通道的形成對(duì)電極的性能有很大的影響，兩種導(dǎo)電劑組分在一個(gè)合適的比值時(shí)，比單一組分導(dǎo)電劑有更好循環(huán)性能。導(dǎo)電劑雖然使用量少，卻是鋰離子電池的重要組成部分，其種類(lèi)、形狀、比表面積、分散性能影響著電池的電性能，將不同的導(dǎo)電劑復(fù)合使用，達(dá)到協(xié)同效果是研究的重點(diǎn)所在。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種含石墨烯復(fù)合導(dǎo)電劑的磷酸鐵鋰電池正極漿料的制備方法，解決常規(guī)導(dǎo)電劑導(dǎo)電性能的不足的問(wèn)題。

本發(fā)明的發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種含石墨烯復(fù)合導(dǎo)電劑的磷酸鐵鋰電池正極漿料的制備方法，其特征在于，該方法包括：

將磷酸鐵鋰、SP和石墨烯分別進(jìn)行干燥處理；

按照對(duì)應(yīng)質(zhì)量比分別稱(chēng)取磷酸鐵鋰、SP、石墨烯和粘接劑，其中磷酸鐵鋰質(zhì)量比92％～95％，SP質(zhì)量比為1％～3％，石墨烯質(zhì)量比為0.5％～1.5％，粘接劑質(zhì)量比為2％～4％，按照溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％～45％稱(chēng)取溶劑NMP(N-甲基吡咯烷酮)；

將稱(chēng)取的磷酸鐵鋰與SP、石墨烯混合均勻；

將稱(chēng)取的粘接劑與溶劑NMP配制成粘結(jié)劑溶液；

將所得的磷酸鐵鋰、SP、石墨烯的混合物質(zhì)平均分2～4批，并分批加入到粘結(jié)劑溶液中，進(jìn)行攪拌，并添加適量溶劑NMP，得到粘度為5000-10000cP的漿料。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，干燥處理時(shí)，將磷酸鐵鋰粉在110℃～140℃條件下烘烤3～5h。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，干燥處理時(shí)，將SP和石墨烯在100℃～130℃烘烤6～10h。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，將稱(chēng)取的磷酸鐵鋰與SP、石墨烯混合均勻，混合時(shí)，環(huán)境溫度控制在≤35℃，濕度控制在≤25％RH。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，混合時(shí)，采用將磷酸鐵鋰與SP、石墨烯在雙行星攪拌機(jī)中混合均勻1～2h，控制攪拌機(jī)公轉(zhuǎn)10～20rpm、自轉(zhuǎn)100～200rpm。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，將稱(chēng)取的粘接劑與溶劑NMP配制成粘結(jié)劑溶液時(shí)，環(huán)境溫度控制在≤35℃，濕度控制在≤25％RH。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，配制粘接劑溶液時(shí)，采用將粘接劑與溶劑NMP在雙行星攪拌機(jī)中混合均勻3～5h，控制攪拌機(jī)公轉(zhuǎn)20～30rpm、自轉(zhuǎn)1000～1500rpm。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，將磷酸鐵鋰、SP、石墨烯的混合物質(zhì)加入到粘結(jié)劑溶液中進(jìn)行攪拌時(shí)，環(huán)境溫度控制在≤35℃，濕度控制在≤25％RH。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，將磷酸鐵鋰、SP、石墨烯的混合物質(zhì)加入到粘結(jié)劑溶液中進(jìn)行攪拌時(shí)，采用雙行星攪拌機(jī)，并控制公轉(zhuǎn)25～40rpm、自轉(zhuǎn)1000～2000rpm。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，每批磷酸鐵鋰、SP、石墨烯的混合物質(zhì)加入到粘結(jié)劑溶液中，都需攪拌20～30min，再添加適量溶劑NMP后，再攪拌2-3h。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在磷酸鐵鋰正極漿料制備過(guò)程中，使用石墨烯與SP(導(dǎo)電炭黑)復(fù)合導(dǎo)電劑，石墨烯是片狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)碳原子都有一個(gè)未成鍵的電子，石墨烯中電子的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到了光速的1/300，是極其優(yōu)越的導(dǎo)電劑，石墨烯的片狀結(jié)構(gòu)決定了石墨烯與活性物質(zhì)的接觸點(diǎn)不夠，將石墨烯與顆粒狀的導(dǎo)電炭黑復(fù)合使用，導(dǎo)電炭黑填充在活性物質(zhì)與片狀石墨烯中間，增加了導(dǎo)電劑與活性物質(zhì)的接觸點(diǎn)，能提高復(fù)合電極的導(dǎo)電性，進(jìn)而提高鋰離子電池電性能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的制作工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例

石墨烯是一種單層或多層的石墨材料，在單層的石墨烯中，每個(gè)碳原子都有一個(gè)未成鍵的電子，石墨烯中電子的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到了光速的1/300，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了電子在一般導(dǎo)體中的運(yùn)動(dòng)速度，具有良好的導(dǎo)電性。石墨烯作為鋰離子電池導(dǎo)電劑可改善正負(fù)極的導(dǎo)電性能，顯著提高電池的充放電性能以及電池的效率和循環(huán)壽命，具有廣泛的應(yīng)用前景。

本發(fā)明采用將石墨烯與導(dǎo)電炭黑相結(jié)合作為復(fù)合導(dǎo)電劑制備鋰離子電池正極漿料，以石墨為負(fù)極，制作鋰離子電池。顆粒狀的導(dǎo)電炭黑與片狀石墨烯互相填充，形成導(dǎo)電網(wǎng)路，有助于提高電池的循環(huán)性能。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種石墨烯復(fù)合導(dǎo)電劑磷酸鐵鋰的合漿工藝，包括如下步驟：

(1)將各原料(磷酸鐵鋰、SP、石墨烯)進(jìn)行干燥處理。將磷酸鐵鋰粉在110℃～140℃條件下烘烤3～5h；導(dǎo)電劑(SP和石墨烯)在100℃～130℃烘烤6～10h。

(2)按照質(zhì)量比稱(chēng)取磷酸鐵鋰、SP、石墨烯、粘結(jié)劑、溶劑NMP，其中磷酸鐵鋰質(zhì)量比92％～95％，SP質(zhì)量比為1％～3％，粘接劑質(zhì)量比為2％～4％，石墨烯質(zhì)量比為0.5％～1.5％；以溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％～45％來(lái)稱(chēng)取溶劑NMP。

(3)將步驟(2)中的磷酸鐵鋰與SP、石墨烯在雙行星攪拌機(jī)中混合均勻1-2h。環(huán)境溫度控制在≤35℃，濕度控制在≤25％RH；公轉(zhuǎn)10～20rpm、自轉(zhuǎn)100～200rpm。

(4)將步驟(2)中的原料粘結(jié)劑、溶劑NMP，配制成粘結(jié)劑溶液，環(huán)境溫度控制在≤35℃，濕度控制在≤25％RH；配制時(shí)，在雙行星攪拌機(jī)中混合，公轉(zhuǎn)20～30rpm、自轉(zhuǎn)1000～1500rpm；時(shí)間3～5h。

(5)將步驟(3)中所得的磷酸鐵鋰、SP、石墨烯的混合物質(zhì)平均分2～4批(本實(shí)施例分成3批)，第一批加入步驟(4)中的粘結(jié)劑溶液后，進(jìn)行攪拌20～30min；而后加入第二批，并攪拌；直到加完最后一批，最后再添加適量溶劑，攪拌2～3h，得到粘度為5000-10000cP的漿料。全程攪拌時(shí)，環(huán)境溫度控制在≤35℃，濕度控制在≤25％RH；攪拌采用雙行星攪拌機(jī)，控制公轉(zhuǎn)25～40rpm、自轉(zhuǎn)1000～2000rpm。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出的是，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。