技术领域
[0001] 本
发明涉及正极浆料及其制备技术领域，特别涉及一种
锂离子电池用正极浆料的添加剂及制备方法。
背景技术
[0002]
锂离子电池：是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个
电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过
电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。
[0003] 目前,锂离子电池研究日益广泛,作为二次绿色电池的锂离子电池展现出比其它电池具有无可比拟的优点,
电压平台高、无污染、高比
能量、体积小和重量轻等。当前锂离子电池主要用于小
电流放电,但由于电动
汽车等的发展，对锂离子电池的性能提出了更高的要求。
[0004] 以电动汽车为例，消费者对电动汽车的一个重要评价指标就是速度，速度要高的话，电池的功率就越大，及电池的电流大，而且产热多，而
现有技术的锂离子电池的
正极材料一般为三元和
磷酸铁锂，在电流大、产热多的情况下，不能及时将热量散出，存在安全隐患，甚至发生爆炸，造成人身伤害，十分危险。
[0005] 因此具有高倍率大电流放电性能的锂离子电池材料亟待研究,以适应市场的需要。
发明内容
[0006] 本发明主要解决的技术问题是提供一种正价浆料的添加剂及使用该添加剂的正极浆料，该添加剂能提高材料的导热性能，在电池内部
短路的情况下，可以形成高聚物
薄膜包覆Li+，阻断离子通过，保护
电池组安全；同时，加入的多层
石墨烯，进一步提高热传导效应，在发生意外的时候，可以快速将热量散出电池，保证电池安全。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种正极浆料的添加剂，包括多层
石墨烯、高分子安全浆料、PVDF、SP和KS-6，各组分的重量百分含量如下：所述多层石墨烯为10-15％、所述高分子安全浆料为10-15％、所述PVDF为45-50％、所述SP为10-15％和所述KS-6为10-15％，且所述多层石墨烯和所述高分子安全浆料的重量比为1:1；
[0008] 所述高分子浆料包括
氨基
树脂和三
氧化二
硅，且所述氨基树脂和所述三氧化二硅的重量比为3.5-4.5:1；
[0009] 所述多层石墨烯包括多层片状石墨烯和金刚石，所述金刚石位于多层片状石墨烯的相邻的两层之间，所述金刚石与所述多层片状石墨烯的
碳原子一一对应；
[0010] 所述多层片状石墨烯与所述金刚石的重量比为4-6:1；
[0011] 所述多层片状石墨烯为6-8层片状石墨烯，所述多层片状石墨烯的每层的厚度为0.2-0.5nm；所述多层片状石墨烯的相邻两层的层间距为0.2-0.4nm；
[0012] 所述金刚石为球状碳，且所述球状碳的粒径为0.7-1.6nm。
[0013] 进一步地说，所述多层片状石墨烯与所述金刚石的重量比为4:1；
[0014] 所述多层片状石墨烯的层数为8层，所述多层片状石墨烯的每层的厚度为0.5nm；所述多层片状石墨烯的相邻两层的层间距为0.3nm；
[0015] 所述金刚石为球状碳，且所述球状碳的粒径为0.9nm。
[0016] 进一步地说，所述多层石墨烯按照如下步骤制备：
[0017] 步骤一、采用化学沉积法制备多层片状石墨烯：用
阴极射线在
二氧化硅基体表面沉积一层镍金属层，所述镍金属层的厚度为200-400nm；
[0018] 步骤二、在
温度950-1150℃的管式炉中通入甲烷、氢气和氨气组成的混合气以及普通石墨粉，并迅速在100ms以内冷却到室温，得到多层片状石墨烯，此处所述多层片状石墨烯的层数为3-12层；
[0019] 步骤三、在十万级以上洁净度环境下，通过
电子显微镜观测后用分子刀剥离出6-8层片状石墨烯；
[0020] 步骤四、将步骤三剥离出的6-8层片状石墨烯与金刚石按比例混合，在
真空100-200Pa、600-800℃高温下，搅拌34-38h，即得成品。
[0021] 本发明还提供了一种使用所述正极浆料的添加剂的正极浆料，包括所述添加剂，还包括
溶剂和主料，所述溶剂为NMP，所述主料为磷酸铁锂或三元，所述磷酸铁锂和所述三元的粒径皆为2-3μm(D50)；
[0022] 所述添加剂、所述溶剂和所述主料的重量比为90-92：9-14：120-140。
[0023] 本发明还提供了一种所述的正极浆料的制备方法，按照如下步骤进行：
[0024] 步骤a、将溶剂、主料、高分子安全浆料和PVDF按比例加入到搅拌桶中，抽真空至-0.08～-0.09MPa，保持真空的情况下搅拌3.5-4.5h，使其完全充分溶解，即得混合物；
[0025] 步骤b、在步骤a所述的混合物中按比例加入SP、KS-6和多层石墨烯，抽真空至-0.08～-0.09MPa，保持真空的情况下搅拌2-4h，至粘稠度达到8000～12000mPa·s，即得所述正极浆料。
[0026] 本发明的有益效果是：
[0027] 本发明的电池正极浆料的添加剂，包括多层石墨烯、高分子安全浆料、PVDF、SP和KS-6，能提高电池的导热性，解决电池在大电流时存在
风险甚至是爆炸的问题，大大提高锂离子电池的安全性；
[0028] 更佳的是，在原有的NMP的
基础上添加多层石墨烯和高分子材料，且高分子材料包括氨基树脂和三氧化二硅，配合NMP，可以很好的在涂布过程中与正极材料结合；而且添加的高分子材料，在电池内部短路的情况下，可以形成高聚物薄膜包覆Li+，阻断离子通过，保护电池组安全；
[0029] 其中，多层石墨烯为掺杂有金刚石的新材料，经研究片状石墨烯在同层之间有良好的导电和导热性能，但目前很难解决相互
片层之间的热量和电子的传递，本发明的多层石墨烯材料中加入金刚石，且金刚石为球状碳，在与片状石墨烯结合的过程中充当相互片层之间的
桥梁，使得多层石墨烯的相邻层之间导通，大大增加电池的导热
导电性能性能；在高温环境中，由于良好的热传导性，可以使电池在工作中可以更快的将热量均衡传递，也可以更快的将热量传输到电池壳体以向外发散，使电池内部温度降低且趋于稳定，同时，良好的导电性能可以有效的降低电池的内阻，使电池在工作中可以减少温升；提高电池的安全性；
[0030] 同时，加入多层石墨烯，在搅拌和涂布的过程中，与高分子材料混合，提高材料的导热性能，在发生意外的时候，可以快速将热量散出电池，保证电池安全。
[0031] 本发明的上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照
说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳
实施例并配合
附图详细说明如后。
附图说明
[0032] 图1是本发明的多层石墨烯的结构示意图；
[0033] 图2是本发明的作用原理图；
[0034] 附图中各部分标记如下：
[0035] 多层石墨烯100、多层片状石墨烯101、碳原子102、金刚石103；
[0036] 电池正常工作10、电池内部短路20；
[0037] 正极1、锂离子2、高聚物粒子3和高聚物薄膜4。
具体实施方式
[0038] 以下通过特定的具体实施例说明本发明的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即，在不背离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。
[0039] 一种正极浆料的添加剂，如图1所示，包括多层石墨烯100、高分子安全浆料、PVDF(聚偏氟乙烯)、SP(超细碳粉)和KS-6(导电石墨)，各组分的重量百分含量如下：所述多层石墨烯为10-15％、所述高分子安全浆料为10-15％、所述PVDF为45-50％、所述SP为10-15％和所述KS-6为10-15％，且所述多层石墨烯和所述高分子安全浆料的重量比为1:1；
[0040] 所述高分子浆料包括氨基树脂和三氧化二硅，且所述氨基树脂和所述三氧化二硅的重量比为3.5-4.5:1；
[0041] 所述多层石墨烯100包括多层片状石墨烯101和金刚石103，所述金刚石位于多层片状石墨烯的相邻的两层之间，所述金刚石与所述多层片状石墨烯的碳原子102一一对应；
[0042] 所述多层片状石墨烯与所述金刚石的重量比为3.3-5:1；
[0043] 所述多层片状石墨烯为6-8层片状石墨烯，所述多层片状石墨烯的每层的厚度为0.2-0.5nm；所述多层片状石墨烯的相邻两层的层间距为0.2-0.4nm；
[0044] 所述金刚石为球状碳，且所述球状碳的粒径为0.7-1.6nm。
[0045] 一种使用所述正极浆料的添加剂的正极浆料，包括所述添加剂，还包括溶剂和主料，所述溶剂为NMP，所述主料为磷酸铁锂或三元，所述磷酸铁锂和所述三元的粒径皆为2-3μm(D50)；
[0046] 所述添加剂、所述溶剂和所述主料的重量比为90-92：9-14：120-140。
[0047] 实施例1：一种正极浆料的添加剂，各组分的重量百分含量如下:所述多层石墨烯为10％、所述高分子安全浆料为10％、所述PVDF为50％、所述SP为15％和所述KS-6为15％；
[0048] 所述氨基树脂和所述三氧化二硅的重量比为3.5:1；
[0049] 所述多层片状石墨烯与所述金刚石的重量比为4:1；
[0050] 所述多层片状石墨烯的层数为8层，所述多层片状石墨烯的每层的厚度为0.5nm；所述多层片状石墨烯的相邻两层的层间距为0.3nm；
[0051] 所述金刚石为球状碳，且所述球状碳的粒径为0.9nm。
[0052] 实施例2：一种正极浆料的添加剂，各组分的重量百分含量如下:所述多层石墨烯为15％、所述高分子安全浆料为15％、所述PVDF为50％、所述SP为10％和所述KS-6为10％；
[0053] 所述氨基树脂和所述三氧化二硅的重量比为4.5:1；
[0054] 所述多层片状石墨烯与所述金刚石的重量比为3.3:1；
[0055] 所述多层片状石墨烯的层数为6层，所述多层片状石墨烯的每层的厚度为0.4nm；所述多层片状石墨烯的相邻两层的层间距为0.2nm；
[0056] 所述金刚石为球状碳，且所述球状碳的粒径为0.7nm。
[0057] 实施例3：一种正极浆料的添加剂，各组分的重量百分含量如下:所述多层石墨烯为12％、所述高分子安全浆料为12％、所述PVDF为48％、所述SP为15％和所述KS-6为13％；
[0058] 所述氨基树脂和所述三氧化二硅的重量比为3.8:1；
[0059] 所述多层片状石墨烯与所述金刚石的重量比为5:1；
[0060] 所述多层片状石墨烯的层数为7层，所述多层片状石墨烯的每层的厚度为0.2nm；所述多层片状石墨烯的相邻两层的层间距为0.4nm；
[0061] 所述金刚石为球状碳，且所述球状碳的粒径为1.6nm。
[0062] 实施例4：一种正极浆料的添加剂，各组分的重量百分含量如下:所述多层石墨烯为14％、所述高分子安全浆料为14％、所述PVDF为45％、所述SP为13％和所述KS-6为14％；
[0063] 所述氨基树脂和所述三氧化二硅的重量比为4.0:1；
[0064] 所述多层片状石墨烯与所述金刚石的重量比为3.8:1；
[0065] 所述多层片状石墨烯的层数为6层，所述多层片状石墨烯的每层的厚度为0.3nm；所述多层片状石墨烯的相邻两层的层间距为0.25nm；
[0066] 所述金刚石为球状碳，且所述球状碳的粒径为1.0nm。
[0067] 实施例5：一种正极浆料的添加剂，各组分的重量百分含量如下:所述多层石墨烯为13％、所述高分子安全浆料为13％、所述PVDF为47％、所述SP为12％和所述KS-6为15％；
[0068] 所述氨基树脂和所述三氧化二硅的重量比为4.2:1；
[0069] 所述多层片状石墨烯与所述金刚石的重量比为6:1；
[0070] 所述多层片状石墨烯的层数为8层，所述多层片状石墨烯的每层的厚度为0.35nm；所述多层片状石墨烯的相邻两层的层间距为0.35nm；
[0071] 所述金刚石为球状碳，且所述球状碳的粒径为1.2nm。
[0072] 实施例6：一种使用所述正极浆料的添加剂的正极浆料，包括以下重量百分含量的组分：所述添加剂、所述NMP和所述磷酸铁锂的重量比为90：14：120。
[0073] 所述磷酸铁锂和所述三元的粒径皆为2μm(D50)。
[0074] 实施例7：一种使用所述正极浆料的添加剂的正极浆料，包括以下重量百分含量的组分：所述添加剂、所述NMP和所述磷酸铁锂的重量比为92：9：140。
[0075] 所述磷酸铁锂和所述三元的粒径皆为3μm(D50)。
[0076] 实施例8：一种使用所述正极浆料的添加剂的正极浆料，包括以下重量百分含量的组分：所述添加剂、所述NMP和所述三元的重量比为91：12：130。
[0077] 所述磷酸铁锂和所述三元的粒径皆为2.5μm(D50)；
[0078] 本发明的实施例1到实施例5所述的多层石墨烯的制备方法，按照如下步骤进行：
[0079] 步骤一、采用化学沉积法制备多层片状石墨烯：用阴极射线在二氧化硅基体表面沉积一层镍金属层，所述镍金属层的厚度为200-400nm；
[0080] 步骤二、在温度950-1150℃的管式炉中通入甲烷、氢气和氨气组成的混合气以及普通石墨粉，并迅速在100ms以内冷却到室温，得到多层片状石墨烯，此处所述多层片状石墨烯的层数为3-12层；
[0081] 步骤三、在十万级以上洁净度环境下，通过电子显微镜观测后用分子刀剥离出6-8层片状石墨烯；
[0082] 步骤四、将步骤三剥离出的6-8层片状石墨烯与金刚石按比例混合，在真空100-200Pa、600-800℃高温下，搅拌34-38h，即得成品。
[0083] 本发明的实施例6到实施例8所述的正极浆料的制备方法，按照如下步骤进行：
[0084] 步骤a、将溶剂、主料、高分子安全浆料和PVDF按比例加入到搅拌桶中，抽真空至-0.08～-0.09MPa，保持真空的情况下搅拌3.5-4.5h，使其完全充分溶解，即得混合物；
[0085] 步骤b、在步骤a所述的混合物中按比例加入SP、KS-6和多层石墨烯，抽真空至-0.08～-0.09MPa，保持真空的情况下搅拌2-4h，至粘稠度达到8000～12000mPa·s，即得所述正极浆料。
[0086] 本发明的工作过程和原理如下：
[0087] 在原有的NMP的基础上添加多层石墨烯和高分子材料，且高分子材料包括氨基树脂和三氧化二硅，配合NMP，可以很好的在涂布过程中与正极结合；而且添加的高分子材料，在电池正常工作10，未短路时，在正极1且在Li+(锂离子2)的表面形成高聚物粒子3，在电池内部短路20的情况下，可以形成高聚物薄膜4包覆Li+，阻断离子通过，保护电池组安全，如图2所示。
[0088] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的
专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
