本發(fā)明涉及一種涂布用油墨組合物的制造方法及包含涂布有由該制造方法制造的涂布用油墨的電極的熱失控延遲用鋰二次電池。

背景技術(shù)：

1、通常，石墨烯(graphene)作為由碳原子構(gòu)成的二維同素異形體，具有蜂窩型六邊形結(jié)構(gòu)，是相對于體積具有極大比表面積(約2600m2/g)和理論上550fg-1的非常優(yōu)秀的電容特性及物理、化學(xué)穩(wěn)定性的材料。石墨烯具有儲能材料、透明電極膜、阻隔膜、石墨烯/金屬復(fù)合體、放熱材料等無限應(yīng)用可能性。

2、作為制造這種石墨烯的方法，有從石墨結(jié)晶中剝離石墨烯所生產(chǎn)的石墨烯片(graphene?flake，gf)和通過化學(xué)氣相沉積法所生產(chǎn)的cvd(chemical?vapor?deposition)石墨烯。

3、然而，在通過化學(xué)氣相沉積法生產(chǎn)cvd石墨烯的情況下，通過在高溫將碳?xì)饣⒊练e在金屬表面的方法，能夠生產(chǎn)大面積、高品質(zhì)的石墨烯，但存在難以大量生產(chǎn)、且不易進(jìn)行適于實(shí)際產(chǎn)品的工序的問題。

4、相反，石墨烯片可用低廉的費(fèi)用大量生產(chǎn)，但由于性能有些許下降且分散性低，可適用的產(chǎn)品品類受限。

5、因此，作為用于解決上述問題的技術(shù)，最近提出了專利文獻(xiàn)1中公開的技術(shù)。

6、參照上述專利文獻(xiàn)1，其公開了一種石墨烯油墨組合物，包括化學(xué)改性石墨烯、石墨烯片、粘合劑和溶劑，帶電的所述化學(xué)改性石墨烯的電動電位(zeta?potential)的絕對值在25mv以上。

7、然而，上述專利文獻(xiàn)1包括剝離石墨氧化物、對剝離的所述石墨烯進(jìn)行數(shù)次化學(xué)改性的工序，進(jìn)而在單獨(dú)制造第一膠質(zhì)及第二膠質(zhì)后額外進(jìn)行混合粘合劑和溶劑的工序來制造油墨組合物，因此制造費(fèi)用和時間增加，存在難以大量生產(chǎn)，且還具有使用如酸(acid)、粘合劑的化學(xué)物質(zhì)導(dǎo)致的環(huán)境污染的問題。

8、另一方面，參照上述專利文獻(xiàn)2，其公開了二次電池產(chǎn)生異常發(fā)熱時吸收熱量來提高電芯安全性的效果以及能夠防止因非正常使用所導(dǎo)致的熱失控現(xiàn)象的使用吸熱型添加劑的二次電池相關(guān)內(nèi)容。

9、然而，上述專利文獻(xiàn)2存在為了防止或延遲熱失控需要額外將包含吸熱用添加劑的膨脹材料組裝到電極組件的麻煩，其存在如下問題：作為含有用于向外部分散二次電池內(nèi)產(chǎn)生的熱能的吸熱型添加劑的膨脹材料，無法在實(shí)質(zhì)上防止二次電池內(nèi)發(fā)生的熱失控。

10、因此，為了解決如上問題，對以下方法有著迫切需求：即將膨脹石墨(expandablegraphite，eg)用作起始物料來獲取非氧化石墨烯，因此沒有還原工序，并且由于不使用酸，因此制造不會導(dǎo)致環(huán)境問題的環(huán)保型非氧化石墨烯，進(jìn)而通過簡單的制造工序降低制造費(fèi)用及縮短時間，同時可大量生產(chǎn)的涂布用油墨組合物制造方法。

11、并且，對如下油墨組合物的制造方法有著迫切的需求：通過將包含石墨烯納米片或非氧化石墨烯的涂布用油墨組合物涂布在二次電池的電極上，從而延遲和防止在二次電池內(nèi)發(fā)生的因熱能過載所導(dǎo)致的熱失控的油墨組合物的制造方法。

12、在先技術(shù)文獻(xiàn)

13、專利文獻(xiàn)

14、(專利文獻(xiàn)0001)專利文獻(xiàn)1：韓國公開專利公報第10-2018-0086676號(2018.08.01公開)

15、(專利文獻(xiàn)0002)專利文獻(xiàn)2：韓國授權(quán)專利公報第10-2331161號(2021.11.22公開)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)問題

2、本發(fā)明旨在解決前述問題，涉及涂布用油墨組合物的制造方法以及包含涂布有由該制造方法制造的涂布用油墨的電極的熱失控延遲用鋰二次電池。

3、技術(shù)方案

4、為了解決前述問題，本發(fā)明提供一種涂布用油墨組合物的制造方法，其特征在于，包括：

5、(a)利用熱等離子體制造石墨烯納米片的步驟；

6、(b)在溶劑中混合和攪拌聚合物來制造第一聚合物溶液的步驟；

7、(c)在制造的所述第一聚合物溶液中投入制造的所述石墨烯納米片來制造第一石墨烯溶液的步驟；

8、(d)將所述第一石墨烯溶液進(jìn)行高速均質(zhì)處理來制造第二石墨烯溶液的步驟；以及

9、(e)利用高壓均質(zhì)機(jī)的剪切應(yīng)力，通過所述第二石墨烯溶液來制造包含石墨烯納米片的涂布用油墨組合物的步驟。

10、并且，本發(fā)明提供一種涂布用油墨組合物的制造方法，其特征在于，所述石墨烯納米片的平均粒度為0.1μm至100μm。

11、并且，本發(fā)明提供一種涂布用油墨組合物的制造方法，其特征在于，所述溶劑選自水、包含乙醇的醇類溶劑、氯仿、甘油和乙酸中的一種以上。

12、并且，本發(fā)明提供一種涂布用油墨組合物的制造方法，其特征在于，所述聚合物選自聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone，pvp)、聚乙烯醇(polyvinyl?alcohol，pva)、聚乙二醇(polyethylene?glycol，peg)、聚丙二醇(polypropylene?glycol，ppg)、聚丙烯腈(polyacrylo?nitrile，pan)和聚丙烯酸(polyacrylic?acid，paa)中的一種以上。

13、并且，本發(fā)明提供一種涂布用油墨組合物的制造方法，其特征在于，所述第一聚合物溶液是將所述溶劑與聚合物分別以95∶5或5∶1的混合比例進(jìn)行混合而得到的。

14、并且，本發(fā)明提供一種涂布用油墨組合物的制造方法，其特征在于，在所述(c)步驟中，在所述第一聚合物溶液中投入的所述石墨烯納米片基于100重量份的第一聚合物溶液，投入0.2重量份至20重量份。

15、并且，本發(fā)明提供一種涂布用油墨組合物的制造方法，其特征在于，還包括：(f)利用熱等離子體制造石墨烯納米片的步驟，(g)利用空氣噴射磨粉碎所述石墨烯納米片來制造非氧化石墨烯粉末的步驟。

16、并且，本發(fā)明提供一種涂布用油墨組合物的制造方法，其特征在于，所述非氧化石墨烯粉末的平均粒度為0.2μm至20μm。

17、并且，本發(fā)明提供一種通過前述涂布用油墨組合物的制造方法制造的涂布用油墨。

18、并且，本發(fā)明提供一種涂布金屬表面的方法，其特征在于，包括：在金屬表面上涂布前述涂布用油墨的步驟；以及

19、通過將涂布的所述涂布用油墨進(jìn)行干燥或熱處理，在所述金屬表面上形成石墨烯涂層膜的步驟。

20、并且，本發(fā)明提供一種涂布金屬表面的方法，其特征在于：涂布所述涂布用油墨的步驟是通過選自浸涂(dipcoating)、刮刀涂布(doctor-blade?coating)、槽模涂布(slot-die?coating)和噴涂(spray?coating)中的一種涂布方法進(jìn)行的。

21、并且，本發(fā)明提供一種涂布金屬表面的方法，其特征在于：形成所述石墨烯涂層膜的步驟是在30℃至100℃的溫度干燥5分鐘至30分鐘，或者在100℃至200℃的溫度熱處理10分鐘至120分鐘。

22、并且，本發(fā)明提供一種石墨烯涂布金屬材料，包括：金屬材料；及通過前述涂布金屬表面的方法在所述金屬材料表面上涂布的石墨烯涂層膜。

23、并且，本發(fā)明提供一種鋰二次電池，其特征在于，包含在集流體表面涂布有前述涂布用油墨的電極。

24、并且，本發(fā)明提供一種鋰二次電池，其特征在于，被涂布的所述電極是正極和/或負(fù)極。

25、并且，本發(fā)明提供一種鋰二次電池，其特征在于，所述鋰二次電池是熱失控延遲用鋰二次電池。

26、技術(shù)效果

27、本發(fā)明的涂布用油墨組合物的制造方法由于膨脹石墨(expandable?graphite，eg)用作起始物料來獲得非氧化石墨烯，因此沒有還原工序，并且由于不使用酸，因此可通過簡單的制造工序降低制造費(fèi)用及縮短制造時間，同時可大量生產(chǎn)而不產(chǎn)生環(huán)境問題。

28、并且，通過本發(fā)明的涂布用油墨組合物的制造方法制造的涂布用油墨組合物將聚合物用作添加劑，從而能夠提高油墨的粘度、分散穩(wěn)定性、導(dǎo)電率及基材附著性等特性。

29、并且，通過本發(fā)明的涂布用油墨組合物的制造方法制造的涂布用油墨組合物將含有石墨烯納米片或非氧化石墨烯的涂布用油墨組合物涂布在二次電池的電極上，從而能夠延遲和防止在二次電池內(nèi)發(fā)生的因熱能過載所導(dǎo)致的熱失控。