CN114899369B - 一种导电组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及电池的技术领域，具体公开了一种导电组合物及其制备方法。一种导电组合物，包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液，正极材料和负极材料至少之一包括量子碳素材料，量子碳素材料是由如下重量份的量子碳素单元构成：1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元10～25份、10＜粒径＜30nm的量子碳素单元40～80份、50＜粒径＜80nm的量子碳素单元1～10份；量子碳素单元为石墨烯粒子。本申请的组合物具有改善锂电池充放电速度慢的缺陷的效果。
Description
技术领域
本申请涉及电池的技术领域，更具体地说，它涉及一种导电组合物及其制备方法
背景技术
量子碳素是碳元素的一种热力学不稳定但动力学较稳定的亚稳定物质，构成量子碳素的基材是碳素粒子。碳素粒子的粒径为0.6-100nm，粒径为0.6-100nm的碳素粒子即石墨烯，具有较大的硬度，良好的导热性和导电性以及较好的耐磨性等一系列优良性能。
石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率比铜或银更低，为目前世界上电阻率最小的材料。石墨烯是由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，其厚度只有一个单碳原子的厚度，即0.335纳米，其碳碳键长为0.142nm。石墨烯得电阻率极低，电子迁移的速度极快，石墨烯材料可应用在石墨烯锂电池中。
相关技术中，锂离子电池多为以石墨作为负极材料的锂离子电池，而石墨烯材料具有特殊的二维单原子层结构，且石墨烯材料的层间距离要明显大于石墨的层间距，更有利于锂离子的快速嵌入和脱嵌，可大幅度提升锂离子电池充放电速度。
因此，发明人认为需要设计一款石墨烯电池，以改善相关技术中锂电池充放电速度慢的缺陷。
发明内容
为了改善锂电池充放电速度慢的缺陷，本申请提供一种导电组合物及其制备方法。
第一方面，本申请提供的一种导电组合物及其制备方法，采用如下的技术方案：一种导电组合物，包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液，所述正极材料和负极材料至少之一，所述量子碳素材料是由如下重量份的量子碳素单元构成：1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元10～25份、10＜粒径＜30nm的量子碳素单元40～80份、50＜粒径＜80nm的量子碳素单元1～10份；所述量子碳素单元为石墨烯粒子。
通过采用上述技术方案，量子碳素单元本身具有量子的尺寸效应和遂道效应，吸附能力强，不同粒径范围的量子碳素单元可以很好的结合作为电极负极材料；不同粒径的量子碳素单元具有不同的结构，较小粒径的量子碳素单元具有层间化合弯曲结构，因此使得各量子碳素单元之间具有空隙，有利于锂离子穿梭，其中，量子碳素单元表面的弯曲结构也提高了载锂离子的迁移率，增加了导电性；但是该粒径范围下的量子碳素单元的表面会携带各种官能团，使得各量子碳素单元具有自聚的作用，自然形成大颗粒，与其他物质的亲和力较小，因此，需要添加其他粒径范围的量子碳素单元来中和其所带来的缺点，各量子碳素单元通过结合形成多层结构，提供较多锂离子的附着点，有利于提高电池的容量和充放电效率。
优选的，所述1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元进行改性预处理，所述改性1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元包括以下步骤制备而成：
将去离子水作为溶剂，把1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元添加于去离子水中，超声分散，得到料a；
将硝酸镍、硝酸钴和去离子水进行混合搅拌反应，溶解后，在添加硫代硫酸钠和溶剂于去离子水中溶解，在进行高压反应，得到混合液，然后将混合液经过离心、过滤、洗涤、干燥制得金属硫化物混合物，再将金属硫化物混合物升温煅烧得到金属氧化物混合物，其中金属氧化物混合物均为多级孔结构；
将金属氧化物混合物添加至料a中混合进行升温回流反应，反应完毕，得到混合液，将混合液用去离子水洗涤，过滤，然后在真空干燥箱中干燥即可；
其中，硝酸镍、硝酸钴和硫代硫酸钠的重量份比为1：1:(1.1-1.5)。
通过采用上述技术方案，1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元，粒径越小，量子碳素单元的表面就具有一定弯曲结构，类似于足球表面；粒径在1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元具有良好的化学稳定性，如较大的硬度、良好的导电性以及耐磨性，由于量子碳素单元的粒径小，表面积大，表面能高；并且由于每个量子碳素单元的表面具有弯曲结构，因此使得各量子碳素单元之间具有空隙，有利于锂离子穿梭，其中，量子碳素单元表面的弯曲结构也提高了载锂离子的迁移率，增加了导电性,进而提高锂电池的电化学性能；
本申请将硝酸镍、硝酸钴和硫代硫酸钠混合，然后添加到溶剂中反应，制得硫化镍和硫化钴，接着对硫化镍和硫化钴进行升温锻造得到多级孔中空结构的氧化镍和氧化钴，最后将多级孔中空结构的氧化镍和氧化钴附着在量子碳素表面，多级孔中空结构的氧化镍和氧化钴的引入可以很好在一定程度上阻止了量子碳素单元的自聚作用，有利于量子碳素单元比表面积的提升，而量子碳素单元比表面积越大，则越有利于更多的氧化镍和氧化钴在量子碳素单元表面附着，由于氧化镍和氧化钴是以量子碳素单元表面作为基底附着的，可以减少各氧化镍和氧化钴颗粒间的团聚，这种协同作用促进了量子碳素单元与氧化镍和氧化钴之间的分散性，从而也提高了量子碳素单元材料的电化学性能；
氧化镍和氧化钴的多级孔中空结构利用其独特的空间结构提供了丰富的嵌脱锂活性位点，有利于提高锂离子的传递，另一方面氧化镍和氧化钴的多级孔中空结构能够有效的缩短电子及离子的传输路径，从而大大增强量子碳素单元的倍率性能，进而提高了量子碳素单元的导电性能。
优选的，所述10＜粒径＜30nm的量子碳素单元进行改性预处理，所述改性10＜粒径＜30nm的量子碳素单元包括以下步骤制备而成：
将去离子水作为溶剂，把10＜粒径＜30nm的量子碳素单元添加于去离子水中，超声分散，得到料c；
向料c中添加PdO，再将氨水缓慢滴入料c中，得到混合液料d；
将料d投入到水热反应釜中，升温反应，反应完毕，所得产物用去离子水反复清洗，然后在室温条件下自然干燥即可。
通过采用上述技术方案，PdO为树枝状或者球状结构，当其附着于量子碳素单元表面时，增加了嵌脱锂活性位点，从而有助于量子碳素单元电极材料容量性能的提升；另外，PdO的球状结构也有助于缩短电解液分子及锂离子的扩散路径，并且有助于抵消量子碳素单元在循环过程中产生的较大的体积变化，并为锂离子提供更多的储存空间，增加量子碳素单元的可逆容量，进而提高了量子碳素单元的电化学性能。
优选的，所述50＜粒径＜80nm的量子碳素单元进行改性预处理，所述改性50＜粒径＜80nm的量子碳素单元包括以下步骤制备而成：
将去离子水作为溶剂，把50＜粒径＜80nm的量子碳素单元添加于去离子水中，超声分散，得到溶液e；
再向溶液e中加入联胺和氨水混合液，室温搅拌后得到料f；
将氧化镝与料f混合，室温下搅拌反应，再升温反应，反应完毕后，抽滤，水洗至中性，再将过滤物冷冻干燥即可。
通过采用上述技术方案，氧化镝为针状结构，可以将其附着于量子碳素单元上，各量子碳素单元之间通过氧化镝连接，使得各量子碳素单元形成多层结构，有利于锂离子的传输；另外，氧化镝的针状结构附着在各量子碳素单元之间，量子碳素单元与氧化镝之间的接触面积较大，进一步可以提高氧化镝的导电性能；此外，针状结构的氧化镝附着于量子碳素单元表面，进一步增多了电极反应的活性位点，从而增加了量子碳素单元的比容量和循环寿命，有效的提高了量子碳素单元的电化学性能。
优选的，所述电解液包括以下原料：有机溶剂、锂盐和添加剂，所述锂盐为LiPF4、LiPF6或LiAsF6中的一种；所述有机溶剂为EC、DMC、EMC，所述EC、DMC、EMC的体积比为1:1:1，所述添加剂为三(五氟苯基)硼烷和石墨烯，且所述三(五氟苯基)硼烷、锂盐和石墨烯的重量份比为：1：(0.9-1.5)：(1-2)。
通过采用上述技术方案，三(五氟苯基)硼烷中的硼元素作为电子受体，使得锂盐中的阴离子容易与三(五氟苯基)硼烷相结合，且两者之间形成较强的相互作用，当三(五氟苯基)硼烷与阴离子相互结合后，电解液的氧化稳定性降低，还原稳定性提高，其次，三(五氟苯基)硼烷与阴离子结合，会增加阴离子的体积，使得阴离子的迁移速度降低，从而提升电解液的迁移数，有利于锂离子电池倍率性能的提升；另外，由于阴离子与三(五氟苯基)硼烷相结合，能够促进锂盐的溶解，提升锂离子的浓度，以增强电解液的导电率；另一方面，当三(五氟苯基)硼烷与锂盐的份数相当时，锂离子的浓度最大，电解液的导电率最大。
优选的，所述隔膜为聚丙烯微孔膜。
优选的，所述正极材料包括以下组分：氧化石墨烯、多硫化锂和碳纤维；所述正极材料的制备方法如下：
(1)将碳纤维添加到酸性溶液中，再升温进行搅拌，反应完毕，用去离子水稀释，然后过滤得到产物，再真空干燥，即可得到酸化碳纤维；
(2)将去离子水作为溶剂，把氧化石墨烯添加于去离子水中，超声分散，得到氧化石墨烯分散液；
(3)将酸化碳纤维添加至氧化石墨烯分散液中，然后超声分散，分散结束后，进行升温反应，反应结束后将产物经真空冷冻干燥制得石墨烯-碳纤维材料；
(4)将多硫化锂加入水中，边搅拌边加入石墨烯-碳纤维材料，混合打浆，离心，得到产物，再将产物进行加热焙烧，最后降温至室温得到产品，即为正极材料。
通过采用上述技术方案，碳纤维表面经过酸化处理后，碳纤维表面氧化接枝亲水的羟基和羧基，进而碳纤维具有很好的亲水性，使得碳纤维能够在水溶液中具有很好的分散性能；碳纤维可以与氧化石墨烯相结合，以形成具有空腔的双层结构，然后在用石墨烯-碳纤维材料对多硫化锂进行包裹，使得多硫化锂被固定于石墨烯和碳纤维之间，阻止了多硫化锂的扩散与迁移，保持电极的微观结构稳定；另外，石墨烯与碳纤维之间通过连接形成高导电网络结构，进一步提高电极的导电性，因此，石墨烯与碳纤维之间通过协同作用，能够缩短离子或电子的传输路径，进而提高了电极比容量和倍率性能。
第二方面，本申请提供一种导电组合物的制备方法，采用如下技术方案。
一种导电组合物的制备方法，将所述正极材料和负极材料分别涂覆在铝箔上，涂布后，在真空干燥箱中干燥，再进行压片处理，压片作为正极片和负极片，再放入真空烘箱真空烘烤,然后在手套箱里组装导电组合物，按常规方法将正极片、负极片、隔膜和电池外壳密封装配成一体，将电解液注入封装处理后的正极片和负极片之间，即可得到导电组合物。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、量子碳素单元本身具有量子的尺寸效应和遂道效应，吸附能力强，不同粒径范围的量子碳素单元可以很好的结合作为电极负极材料；不同粒径的量子碳素单元具有不同的结构，较小粒径的量子碳素单元具有层间化合弯曲结构，因此使得各量子碳素单元之间具有空隙，有利于锂离子穿梭，其中，量子碳素单元表面的弯曲结构也提高了载锂离子的迁移率，增加了导电性；各量子碳素单元通过结合形成多层结构，提供较多锂离子的附着点，有利于提高电池的容量和充放电效率。
2、氧化镍和氧化钴的多级孔中空结构利用其独特的空间结构提供了丰富的嵌脱锂活性位点，有利于提高锂离子的传递，另一方面氧化镍和氧化钴的多级孔中空结构能够有效的缩短电子及离子的传输路径，从而大大增强量子碳素单元的倍率性能，进而提高了量子碳素单元的导电性；
3、氧化镝为针状结构，可以将其附着于量子碳素单元上，各量子碳素单元之间通过氧化镝连接，使得各量子碳素单元形成多层结构，有利于锂离子的传输；
4、石墨烯与碳纤维之间通过连接形成高导电网络结构，进一步提高电极的导电性，因此，石墨烯与碳纤维之间通过协同作用，能够缩短离子或电子的传输路径，进而提高了电极比容量和倍率性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。予以特殊说明的是：以下实施例中未注明具体条件者按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
其中本实施例中采用的量子碳素是由中国专利授权公开号为CN104261383B的专利制备而成。
原料和/或中间体的制备例
制备例1
改性1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元的制备：
称取1.0g的1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元，将其添加到60ml去离子水溶液中，超声分散1小时，得到1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元水溶液料a；
再分别称取1.0g的硝酸钴和1.0g的硝酸镍添加到反应容器中，向反应容器中滴加20ml去离子水，然后用搅拌机以100r/min搅拌反应20分钟至硝酸钴和硝酸镍完全溶解；然后再向反应容器中添加2g丙酮和1.1g的硫代硫酸钠，待丙酮和硫代硫酸钠溶解完全后，再将反应容器转移至高压反应器中，升温至120℃反应24小时。反应完全后，在室温下自然冷却，反应器的溶液中析出灰黑色固体，将溶液再离心过滤，得到大量灰黑色固体，用蒸馏水把灰黑色固体洗至中性，然后再用无水乙醇冲洗灰黑色固体，最后将灰黑色固体于真空干燥箱中，在60℃下，干燥5小时，得到硫化镍和硫化钴混合物，然后再将硫化镍和硫化钴升温至450℃煅烧5小时，得到多级孔中空结构的氧化钴和氧化镍混合物；
将多级孔中空结构的氧化钴和氧化镍混合物添加至料a中混合，然后升温至100℃，在100℃下回流并且不断搅拌10小时，反应完毕，得到的混合物用去离子水洗涤，过滤，得到产品，然后将产品放入真空干燥箱中，于60℃下干燥10小时，即可得到改性1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元。
制备例2
改性1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元的制备：
称取1.0g的1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元，将其添加到60ml去离子水溶液中，超声分散1小时，得到1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元水溶液料a；
再分别称取1.0g的硝酸钴和1.0g的硝酸镍添加到反应容器中，向反应容器中滴加20ml去离子水，然后用搅拌机以100r/min搅拌反应20分钟至硝酸钴和硝酸镍完全溶解；然后再向反应容器中添加2g丙酮和1.3g的硫代硫酸钠，待丙酮和硫代硫酸钠溶解完全后，再将反应容器转移至高压反应器中，升温至120℃反应24小时。反应完全后，在室温下自然冷却，反应器的溶液中析出灰黑色固体，将溶液再离心过滤，得到大量灰黑色固体，用蒸馏水把灰黑色固体洗至中性，然后再用无水乙醇冲洗灰黑色固体，最后将灰黑色固体于真空干燥箱中，在60℃下，干燥5小时，得到硫化镍和硫化钴混合物，然后再将硫化镍和硫化钴升温至450℃煅烧5小时，得到多级孔中空结构的氧化钴和氧化镍混合物；
将多级孔中空结构的氧化钴和氧化镍混合物添加至料a中混合，然后升温至100℃，在100℃下回流并且不断搅拌10小时，反应完毕，得到的混合物用去离子水洗涤，过滤，得到产品，然后将产品放入真空干燥箱中，于60℃下干燥10小时，即可得到改性1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元。
制备例3
改性1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元的制备：
称取1.0g的1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元，将其添加到60ml去离子水溶液中，超声分散1小时，得到1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元水溶液料a；
再分别称取1.0g的硝酸钴和1.0g的硝酸镍添加到反应容器中，向反应容器中滴加20ml去离子水，然后用搅拌机以100r/min搅拌反应20分钟至硝酸钴和硝酸镍完全溶解；然后再向反应容器中添加2g丙酮和1.5g的硫代硫酸钠，待丙酮和硫代硫酸钠溶解完全后，再将反应容器转移至高压反应器中，升温至120℃反应24小时。反应完全后，在室温下自然冷却，反应器的溶液中析出灰黑色固体，将溶液再离心过滤，得到大量灰黑色固体，用蒸馏水把灰黑色固体洗至中性，然后再用无水乙醇冲洗灰黑色固体，最后将灰黑色固体于真空干燥箱中，在60℃下，干燥5小时，得到硫化镍和硫化钴混合物，然后再将硫化镍和硫化钴升温至450℃煅烧5小时，得到多级孔中空结构的氧化钴和氧化镍混合物；
将多级孔中空结构的氧化钴和氧化镍混合物添加至料a中混合，然后升温至100℃，在100℃下回流并且不断搅拌10小时，反应完毕，得到的混合物用去离子水洗涤，过滤，得到产品，然后将产品放入真空干燥箱中，于60℃下干燥10小时，即可得到改性1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元。
制备例4
电解液的制备将有机溶剂EC、DMC和EMC按照体积比1:1:1配置成有机混合液，然后再称取0.9g锂盐LiPF6添加至有机混合液中，搅拌反应5小时，搅拌后，再向有机混合液中加入1.0g的三(五氟苯基)硼烷和2.0g的石墨烯，再进行搅拌2小时，制得电解液。
制备例5
电解液的制备将有机溶剂EC、DMC和EMC按照体积比1:1:1配置成有机混合液，然后再称取1.3g锂盐LiPF4添加至有机混合液中，搅拌反应5小时，搅拌后，再向有机混合液中加入1.0g的三(五氟苯基)硼烷和1.5g的石墨烯，再进行搅拌2小时，制得电解液。
制备例6
电解液的制备将有机溶剂EC、DMC和EMC按照体积比1:1:1配置成有机混合液，然后再称取1.5g锂盐LiAsF6添加至有机混合液中，搅拌反应5小时，搅拌后，再向有机混合液中加入1.0g的三(五氟苯基)硼烷和1.0g的石墨烯，再进行搅拌2小时，制得电解液。
实施例
实施例1
负极材料的制备：负极材料包括以下重量份材料，15份的1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元、60份的10＜粒径＜30nm的量子碳素单元和5份的50＜粒径＜80nm的量子碳素单元；其中10＜粒径＜30nm的量子碳素单元在使用前经过改性预处理，将1.0g的10＜粒径＜30nm的量子碳素单元添加到60ml的去离子水溶液中，超声分散2小时，得到10＜粒径＜30nm的量子碳素单元水溶液料c；
称取1.0g的PdO添加至料c中，然后再向料c中缓慢滴加20ml的浓氨水(28％)，并搅拌1小时，得到混合液料d；
然后将混合液料d添加到水热反应釜中，并升温至180℃反应8小时，反应结束后，将所得到的产物经过离心处理，再通过去离子水洗涤，最后将产物放置真空干燥箱中，80℃真空干燥12小时，即可得到10＜粒径＜30nm的改性量子碳素单元。
其中50＜粒径＜80nm的量子碳素单元在使用前经过改性预处理，将1.0g的50＜粒径＜80nm的量子碳素单元添加到60ml的去离子水溶液中，超声分散3小时，得到50＜粒径＜80nm的量子碳素单元水溶液料e；
再向溶液e中缓慢加入20ml的联胺(80％)和氨水(28％)混合液，在室温搅拌1小时得到料f；
称取1.0g的氧化镝添加至料f中，在室温下搅拌反应1小时，在升温至80℃搅拌反应6小时得到产物，产物经过离心抽滤，再通过去离子水水洗至中性，最后将产物冷冻干燥8小时，即可得到50＜粒径＜80nm的改性量子碳素单元。
1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元采用的是制备例1制备的1.0＜粒径＜9.0nm的改性量子碳素单元。
正极材料的制备：
(1)称取1.0g的碳纤维添加至10ml的硝酸溶液中，升温至60℃搅拌15小时，然后再用去离子水稀释，并将产物过滤，接着用大量的去离子水将产物水洗至中性，最后将产物放置于真空干燥箱中，在70℃下干燥72小时，即可得到酸化碳纤维；
(2)然后再称取3.0g的氧化石墨添加到40ml的去离子水溶液中，进行超声分散2小时，得到氧化石墨烯分散液；
(3)将酸化碳纤维添加至氧化石墨烯分散液中，然后超声分散6小时，分散结束后，再升温至90℃反应2小时，反应结束后，产物经过离心抽滤，再通过去离子水水洗至中性，最后将产物真空冷冻干燥8小时，即可得到石墨烯-碳纤维材料；
(4)称取1.0g的多硫化锂添加至20ml的去离子水溶液中，在进行搅拌，边搅拌边添加石墨烯-碳纤维材料，反应完毕后，再进行打浆离心处理，过滤得到固体产物，再将固体产物添加至管式炉中升温至160℃进行焙烧1小时，最后将产物取出降至室温，即可得到正极材料。
电解液采用的是制备例4制备的电解液；
隔膜采用的是聚丙烯微孔膜；
导电组合物的制备方法：将上述制备的正极材料和负极材料分别涂覆在铝箔上，涂布后，在真空干燥箱中于40℃下干燥2小时，再进行压片处理，压片作为正极片和负极片，再放入真空烘箱100℃真空烘烤40min,然后在手套箱里组装导电组合物，按常规方法将正极片、负极片、隔膜和电池外壳密封装配成一体，将电解液注入封装处理后的正极片和负极片之间，即可得到导电组合物。
实施例2
与实施例1的区别之处在于，采用的1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元为10份、10＜粒径＜30nm的量子碳素单元为40份和50＜粒径＜80nm的量子碳素单元为1份。
实施例3
与实施例1的区别之处在于，采用的1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元为250份、10＜粒径＜30nm的量子碳素单元为80份和50＜粒径＜80nm的量子碳素单元为10份。
实施例4
与实施例1的区别之处在于，采用的1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元采用的是制备例2制备的；电解液是由制备例5制备的。
实施例5
与实施例1的区别之处在于，采用的1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元采用的是制备例3制备的；电解液是由制备例6制备的。
对比例
对比例1
与实施例1的区别之处在于，直接采用市面上出售的石墨烯作为导电组合物的负极材料。
对比例2
与实施例1的区别之处在于，电解液中添加的添加剂为石墨烯。
对比例3
与实施例1的区别之处在于，正极材料中没有添加碳纤维。
性能检测试验：对实施例1-5及对比例1-3中制备的导电组合物进行以下性能测试：充电效率：将实施例1-5和对比例1-3制备的导电组合物，在14A恒流充电，至3.65V终止的充电条件下将导电组合物充满，对比实施例1-5和对比例1-3制备的导电组合物的充电时间；具体测试数据见表1。
放电容量测试：将实施例1-5和对比例1-3制备的导电组合物在放电电流为0.1C的条件下放电至1.75V，得到实际容量(C)；之后在充电电流I＝0.05C的条件下充电至1.2C；具体测试数据见表2。
循环寿命测试：将实施例1-5和对比例1-3制备的导电组合物进行首次充满电，然后再对首次充满电的导电组合物先放电至50％SoC(荷电状态)，之后以1C的电流充电25s，静置5s，再放电25s；继续充电25s，静置5s，放电25s，以此反复进行，直至放电电压低于1.75V结束循环过程，之后以充电电流为0.1C充电至1.2C；具体测试数据见表3。
表1实施例1-5和对比例1-3制备的导电组合物充电时间
由表1可知，本发明实施例1-5和对比例1-3制备的导电组合物在相同的充电条件下，充电时间显著缩短。
结合实施例1和实施例4的数据可以看出，当电解液中的锂盐LiPF6和三(五氟苯基)硼烷的重量份比为0.9:1时，能够提高充电效率。电解液中的锂盐溶解变成锂离子自由离子和阴离子，而阴离子会与三(五氟苯基)硼烷结合，阴离子的数量减少，相对来说自由离子的数量增多，从而可以增加电解液的电导率，进而降低了导电组合物的充电效率。
结合实施例1和实施例5的数据可以看出，当增多电解液中的锂盐时，相对于实施例1来说，降低了电解液的电导率。当添加的锂盐较多时，锂盐电解的阴离子数量会增多，从而会导致整个电解液的粘度增大，溶液中的锂离子和阴离子将强烈缔合生成中性离子，减小自由离子的数目，再加上溶液黏度的增大，会引起电解液导电能力的降低，从而降低了导电组合物的充电效率。
表2实施例1-5和对比例1-3制备的导电组合物充电时间
结合实施例1-5和对比例1-3并结合表2可以看出，实施例1-5制备的导电组合物比对比例1-3制备的导电组合物的放电比容量高，因此，本身请通过对负极材料、正极材料和电解液改进能够提高导电组合物的电池容量。
表3实施例1-5和对比例1-3制备的导电组合物的充放电次数
结合实施例1-5及对比例1-3并结合表3可以看出，实施例1-5导电组合物的充放电次数明显高于对比例1-3导电组合物的充放电次数，从而说明了实施例1-5制备的导电组合物比对比例1-3制备的导电组合物的循环寿命大。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (7)
1.一种导电组合物，其特征在于，包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液，所述正极材料和负极材料至少之一包括量子碳素材料，所述量子碳素材料是由如下重量份的量子碳素单元构成：1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元10～25份、10＜粒径＜30nm的量子碳素单元40～80份、50＜粒径＜80nm的量子碳素单元1～10份；所述量子碳素单元为石墨烯粒子，所述1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元进行改性预处理，所述改性1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元包括以下步骤制备而成：
将去离子水作为溶剂，把1.0＜粒径＜9.0nm的量子碳素单元添加于去离子水中，超声分散，得到料a；
将硝酸镍、硝酸钴和去离子水进行混合搅拌反应，溶解后，在添加硫代硫酸钠和溶剂于去离子水中溶解，再进行高压反应，得到混合液，然后将混合液经过离心、过滤、洗涤、干燥制得金属硫化物混合物，再将金属硫化物混合物升温煅烧得到金属氧化物混合物，其中金属氧化物混合物均为多级孔结构；
将金属氧化物混合物添加至料a中混合进行升温回流反应，反应完毕，得到混合液，将混合液用去离子水洗涤，过滤，然后在真空干燥箱中干燥即可；
其中，硝酸镍、硝酸钴和硫代硫酸钠的重量份比为1：1:(1.1-1.5)。
2.根据权利要求1所述的导电组合物，其特征在于，所述10＜粒径＜30nm的量子碳素单元进行改性预处理，所述改性10＜粒径＜30nm的量子碳素单元包括以下步骤制备而成：
将去离子水作为溶剂，把10＜粒径＜30nm的量子碳素单元添加于去离子水中，超声分散，得到料c；
向料c中添加PdO，再将氨水缓慢滴入料c中，得到混合液料d；
将料d投入到水热反应釜中，升温反应，反应完毕，所得产物用去离子水反复清洗，然后在室温条件下自然干燥即可。
3.根据权利要求1所述的导电组合物，其特征在于，所述50＜粒径＜80nm的量子碳素单元进行改性预处理，所述改性50＜粒径＜80nm的量子碳素单元包括以下步骤制备而成：
将去离子水作为溶剂，把50＜粒径＜80nm的量子碳素单元添加于去离子水中，超声分散，得到溶液e；
再向溶液e中加入联胺和氨水混合液，室温搅拌后得到料f；
将氧化镝与料f混合，室温下搅拌反应，再升温反应，反应完毕后，抽滤，水洗至中性，再将过滤物冷冻干燥即可。
4.根据权利要求1所述的导电组合物，其特征在于，所述电解液包括以下原料：有机溶剂、锂盐和添加剂，所述锂盐为LiPF4、LiPF6或LiAsF6中的一种；所述有机溶剂为EC、DMC、EMC，所述EC、DMC、EMC的体积比为1:1:1，所述添加剂为三(五氟苯基)硼烷和石墨烯，且所述三(五氟苯基)硼烷、锂盐和石墨烯的重量份比为：1：（0.9-1.5）：（1-2）。
5.根据权利要求1所述的导电组合物，其特征在于，所述隔膜为聚丙烯微孔膜。
6.根据权利要求1所述的导电组合物，其特征在于，所述正极材料包括以下组分：氧化石墨烯、多硫化锂和碳纤维；所述正极材料的制备方法如下：
（1）将碳纤维添加到酸性溶液中，再升温进行搅拌，反应完毕，用去离子水稀释，然后过滤得到产物，再真空干燥，即可得到酸化碳纤维；
（2）将去离子水作为溶剂，把氧化石墨烯添加于去离子水中，超声分散，得到氧化石墨烯分散液；
（3）将酸化碳纤维添加至氧化石墨烯分散液中，然后超声分散，分散结束后，进行升温反应，反应结束后将产物经真空冷冻干燥制得石墨烯-碳纤维材料；
（4）将多硫化锂加入水中，边搅拌边加入石墨烯-碳纤维材料，混合打浆，离心，得到产物，再将产物进行加热焙烧，最后降温至室温得到产品，即为正极材料。
7.权利要求1-6中任一项所述的一种导电组合物的制备方法，其特征在于，将所述正极材料和负极材料分别涂覆在铝箔上，涂布后，在真空干燥箱中干燥，再进行压片处理，压片作为正极片和负极片，再放入真空烘箱真空烘烤,然后在手套箱里组装导电组合物，按常规方法将正极片、负极片、隔膜和电池外壳密封装配成一体，将电解液注入封装处理后的正极片和负极片之间，即可得到导电组合物。
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