一种批量生产石墨烯导电浆料的方法、装置及由其制备的石墨烯导电浆料

摘要

本发明提供一种批量生产石墨烯导电浆料的方法、装置及由其制备的石墨烯导电浆料。方法包括：a)将石墨和溶剂混合，进行至少一次低速搅拌处理或/和低速剪切处理，得到石墨分散液；b)石墨分散液进行至少一次砂磨处理，得到初步剥离的石墨烯分散液；c)将初步剥离的石墨烯分散液进行至少一次高压均质处理或/和超声处理，获得单层或少层石墨烯分散液；d)将分散剂溶解在溶剂中，得到分散剂溶液；e)将单层或少层石墨烯分散液和分散剂溶液混合，并进行至少一次砂磨处理，得到石墨烯导电浆料。所述方法能够在环保的前提下获得高浓度、稳定、均匀分散的石墨烯导电浆料；所述装置适合高浓度、高稳定性的石墨烯导电浆料的连续自动化生产。

说明书

技术领域

本发明属于石墨烯导电浆料的制备技术领域，具体涉及一种大批量规模化连续生产石墨烯导电浆料的方法、装置及由该方法制备的石墨烯导电浆料。

背景技术

2004年，英国曼彻斯特大学的两位教授成功制备出石墨烯，并因此于2010年获得诺贝尔奖。石墨烯是一种只有一个碳原子厚度的二维材料，具有优异的物理化学性能。例如，石墨烯比表面积为2630m²/g，导热系数高达5300W/m·K，常温下其电子迁移率超过15000cm²/V·s，电阻率只有10^-8Ω·cm，强度高达1.01TPa。石墨烯的优越性能使其具有巨大的应用前景。

目前，石墨烯在锂电领域应用最广泛的即作为导电添加剂。导电添加剂性能的优劣严重影响了锂电池活性材料中离子和电子的传输速率，进而影响锂电池的综合性能。利用石墨烯优异的导电性、超大的比表面积、独特的二维网络结构，将其与其他导电碳材料进行复合使用，能够在体系中形成良好的三维导电网络，有效缩短电池充放电过程中Li⁺及电子的传输路径，加快两者的传输速度，从而显著提高锂电池的倍率性能、循环寿命和充电速率。但是，石墨烯干粉由于在干燥过程中重新堆叠团聚，大大降低了其优异性能的发挥。将石墨烯干粉通过分散剂和溶剂重新分散制备导电浆料可以在一定程度上改善石墨烯的团聚现象，但改善程度有限，石墨烯仍然团聚严重。

目前虽已有直接通过机械剥离法制备石墨烯导电浆料的专利，但是浆料制备的关键步骤只采用了球磨和砂磨进行剥离，难以达到最优的剥离效果，最后得到的产品的厚度高达几十层，仅可以认为是厚度较薄的石墨片，而非真正的石墨烯，导电浆料也非真正的石墨烯导电浆料。

石墨烯导电浆料在实际应用过程中，人们往往会在浆料中再次混入导电炭黑粉体等添加剂，但是再次混入的过程由于缺少专用混合设备，而原导电浆料粘度较大，往往造成粉体混合不均匀，对后续产品性能造成不确定的影响。

发明内容

为改善上述问题，本发明提供一种大批量规模化连续生产石墨烯导电浆料的方法、装置及由其制备的石墨烯导电浆料。所述方法能够在环保的前提下进一步获得高浓度、稳定、均匀分散的石墨烯导电浆料，降低工艺难度、提高产量、降低成本，为一种高效率、高产量、易操作、低成本的石墨烯导电浆料生产方式；所述装置剥离效果显著，石墨烯分散均匀，设备密封无污染，可配置自动化系统，适合高浓度、高稳定性的石墨烯导电浆料的连续自动化生产；本发明的方法制备的石墨烯导电浆料浓度高、分散稳定、均匀，应用于锂电池活性材料时，能够显著提高锂电池的倍率性能、循环寿命以及充电速率等。

本发明的第一方面提供一种连续生产石墨烯导电浆料的方法，所述方法包括以下步骤：

a)充分润湿：将石墨和溶剂混合，进行至少一次低速搅拌处理或/和低速剪切处理，得到石墨分散液；

b)初步剥离：将步骤a)中的石墨分散液进行至少一次砂磨处理，得到初步剥离的石墨烯分散液；

c)二次剥离：将步骤b)中初步剥离的石墨烯分散液进行至少一次高压均质处理或/和超声处理，获得单层或少层石墨烯分散液；

d)将分散剂溶解在溶剂中，得到分散剂溶液；

e)将步骤c)中的单层或少层石墨烯分散液和步骤d)中的分散剂溶液混合，并进行至少一次砂磨处理，得到所述石墨烯导电浆料。

本发明的方法可以实现石墨烯导电浆料的大批量、规模化地连续生产。

本发明的第二方面提供一种由上述方法制备得到的石墨烯导电浆料，所述导电浆料中的石墨烯的层数为5层以下；D₅₀为8-12μm，比表面积为600-800m²/g；石墨烯的电阻≤10Ω·cm；铁杂质含量≤10ppm。

本发明的石墨烯导电浆料浓度高、分散稳定、均匀。应用于锂电池活性材料时，能够显著提高锂电池的倍率性能、循环寿命以及充电速率等。

本发明的第三方面提供一种连续生产石墨烯导电浆料的装置，所述装置包括第一分散装置、第一砂磨装置、高压均质装置、与所述高压均质装置并联的第一超越管线、超声处理装置、与所述超声处理装置并联的第二超越管线、第二分散装置、第二砂磨装置和储液装置；

其中，所述第一分散装置的出口端分别与所述高压均质装置、所述第一砂磨装置和第二分散装置的进口端相连；所述第一砂磨装置的出口端分别与所述第一分散装置的进口端和所述第二分散装置的进口端相连；

所述高压均质装置的出口端与所述超声处理装置的进口端相连；所述超声处理装置的出口端与所述第一分散装置的进口端相连，或与所述第二分散装置的进口端相连；

所述第二分散装置的出口端分别与所述第二砂磨装置和所述储液装置的进口端相连；所述第二砂磨装置的出口端分别与所述第二分散装置的进口端和所述储液装置的进口端相连。

本发明的装置可以实现石墨烯导电浆料的大批量、规模化地连续生产。

本发明的第四方面是提供一种连续生产石墨烯导电浆料的方法，所述方法采用第三方面所述的连续生产石墨烯导电浆料的装置实施。

本发明技术方案与现有技术相比具有以下优点和有益效果：

1.本发明提供的方法与装置主要针对工业化生产，为使用物理法对石墨进行剥离，对石墨烯本身的结构不造成损伤，保证了石墨烯优异的物理化学性能。在制备均匀稳定的石墨烯分散液的基础上，将预分散好的分散剂和/或导电添加剂(例如导电碳黑)等以分散液的形式加入其中，再次经过搅拌、分散和砂磨处理，直接得到稳定的、分散均匀的复合导电浆料，本发明将石墨、分散剂和/或导电添加剂的前期处理同步进行，减少了时间，提高了效率。

2.本发明将分散剂和/或导电添加剂预先溶解，避免了部分难溶的分散剂和/或导电添加剂直接使用造成的浆料易结块、不均匀的问题。并且，本发明将制备得到的石墨烯分散液直接制备成石墨烯导电浆料，不仅显著改善了导电浆料中石墨烯的分散情况，同时规避了干燥的石墨烯粉体在溶剂中重新分散的步骤，和石墨烯在干燥过程中的重新堆叠和团聚对于石墨烯导电浆料性能的影响。

3.本发明添加导电添加剂所形成的石墨烯复合导电浆料将二维石墨烯和其它一维和三维导电添加剂相结合，构造三维网络，加速离子和电子传输，使导电浆料性能最优化，成本最低化。

4.本发明将高压均质装置和超声处理装置同时引入作为核心剥离设备，显著增强了剥离效果，获得了5层以下的石墨烯片，由于高压均质或者超声受到设备自身限制，直接处理仅经过简单分散的石墨时，石墨分散液的浓度较低，生产效率低，设备磨损严重，本发明对此进行改进，在进行高压均质或超声处理之前先进行充分润湿(低速搅拌和/或低速剪切)和初步剥离(循环砂磨)等步骤处理，能够使物料更加稳定、片径更加均匀，且不破坏原料的膨胀结构，能够显著提高高压均质或者超声待处理产品的浓度，显著提高生产效率，降低生产成本。

5.本发明在经过高压均质和超声处理后再加入分散剂，避免了分散剂由于该步骤产生的剧烈温升导致失效的问题，所得石墨烯导电浆料具有优异的稳定性，长时间放置不易沉降。

6.本发明中通过设置第三分散装置可以使砂磨装置、高压均质装置和超声处理装置均可以为两缸循环的形式，使所有物料均能经过处理，改善了单缸循环造成的物料不均匀问题。

7.高压均质装置和超声处理装置均设有与之并联的超越管线，也就是说，可以单独通过高压均质装置或单独通过超声处理装置或同时通过两者进行原料的进一步剥离；或当二者其中一个出现问题时，另外一个均可替代，当原料需要同时用到高压均质装置和超声处理装置时，也可轻松实现。

8.本发明提供的装置还进一步带有冷却装置，这对于存在高压均质装置和超声处理装置的产线是至关重要的，因为二者温升极快，随重复次数增加，温升越高，若超过100℃，而不配备冷却装置时，水、乙醇等低沸点溶剂根本无法使用，NMP和DMF等高沸点溶剂也会形成大量有害蒸汽，对环境、对人体均造成严重损害，同时超过设备高温限制，对设备也造成不可逆的损坏。本发明充分了解到这一点，在装置中单独增加了冷却装置，从而能够保证装置的正常连续生产。

9.本发明工艺流程简单易操控，成本低，对环境无污染，适合于大批量规模化地连续制备高质量的石墨烯导电浆料。本发明中装置设计灵活、工艺路线简单，全密封设计，并且可根据实际应用情况增加自动控制系统，实现自动化生产，节约人力成本，也可人工操作，增加灵活性，实现了高质量石墨烯导电浆料大规模生产。

附图说明

图1是石墨烯导电浆料工艺流程图；

图2是石墨烯复合导电浆料工艺流程图；

图3是石墨烯导电浆料生产装置示意图；

图4是实施例1中石墨烯导电浆料的扫描电镜照片；

图5是实施例5中石墨烯复合导电浆料的扫描电镜照片；

图6是石墨烯复合导电浆料和磷酸铁锂正极材料复合的扫描电镜照片。

其中，第一粉体投料装置1、第一液体投料装置2、第一分散装置3、第一砂磨装置4、高压均质装置5、超声处理装置6、冷却装置7、过滤装置8、储液装置9、离心喷雾干燥装置10、第二分散装置11、第三分散装置12、第四分散装置13、第二砂磨装置14。

具体实施方式

如前所述，本发明的第一方面提供一种连续生产石墨烯导电浆料的方法，所述方法能实现石墨烯导电浆料的大批量规模化地连续生产，所述方法包括以下步骤：

a)充分润湿：将石墨和溶剂混合，进行至少一次低速搅拌处理或/和低速剪切处理，得到石墨分散液；其中，通过至少一次低速搅拌和/或低速剪切的方式使得石墨在溶剂中充分润湿并初步减小石墨的片径；

b)初步剥离：将步骤a)中的石墨分散液进行至少一次砂磨处理，得到初步剥离的石墨烯分散液；其中，通过至少一次砂磨等处理将石墨的片径进一步减小；

c)二次剥离：将步骤b)中初步剥离的石墨烯分散液进行至少一次高压均质处理或/和超声处理，获得单层或少层石墨烯分散液；

d)将分散剂溶解在溶剂中，得到分散剂溶液；

e)将步骤c)中的单层或少层石墨烯分散液和步骤d)中的分散剂溶液混合，并进行至少一次砂磨处理，得到所述石墨烯导电浆料。

在本发明一个具体实施方式中，步骤d)中，还可以在所述分散剂溶液中加入导电添加剂，形成分散剂-导电添加剂溶液，再与步骤c)中的单层或少层石墨烯分散液混合，并进行至少一次砂磨处理，得到石墨烯复合导电浆料。

在本发明一个具体实施方式中，步骤a)中的低速搅拌处理或/和低速剪切处理的次数大于1。

在本发明一个具体实施方式中，步骤b)中，砂磨处理的次数大于1。

优选地，可以砂磨处理与低速搅拌处理和/或低速剪切处理进行循环后再进行步骤c)，即至少循环一次低速搅拌处理和/或低速剪切处理、砂磨处理、低速搅拌处理和/或低速剪切处理后再进行步骤c)。通过这样的循环，可以使砂磨出来的物料进一步均匀的分散，同时给物料进行有效降温，提高砂磨处理的效果，在二次剥离之前使原料石墨获得均匀的、充分的初步剥离，增加初步剥离产品的一致性，为顺利进行步骤c)奠定基础，也可以降低由于进料不均匀造成的高压均质装置和超声处理装置的强烈温升，保证产品的质量的同时降低设备损伤的几率，延长设备的使用寿命。

在本发明一个具体实施方式中，步骤c)中，高压均质处理或/和超声处理的次数大于1，优选地大于1到小于等于4次。

优选地，可以高压均质处理或/和超声处理与低速搅拌处理和/或低速剪切处理进行循环，即至少循环一次低速搅拌处理和/或低速剪切处理、高压均质处理或/和超声处理、低速搅拌处理和/或低速剪切处理后得到单层或少层石墨烯分散液。通过这样的循环，可以使高压均质或者超声出来的物料进一步均匀的分散，同时给物料进行有效降温，提高高压均质或者超声处理的效果，获得更加均匀一致的产品，增加批次稳定性。

在本发明一个具体实施方式中，步骤a)中，所述石墨为膨胀石墨。

优选地，所述膨胀石墨为通过高温膨胀或微波膨胀等方法制备得到，膨胀倍率为150以上，例如膨胀倍率为150-400。本发明中，选择这样的石墨的原因在于可以使原料在剥离之前得到溶剂的充分润湿和插层，使后续的初次剥离和二次剥离能够更加充分，从而获得含有层数≤5的石墨烯的导电浆料。

在本发明一个具体实施方式中，步骤a)中的溶剂或步骤d)中的溶剂可以相同或不同，彼此独立地选自NMP、DMF、甲醇、乙醇、丙酮、THF、异丙醇、乙醚、环氧丙烷、苯乙烯、全氯乙烯、三乙醇胺、乙烯乙二醇醚、乙二醇二甲醚、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、二氯甲烷、醋酸甲酯或水中的一种或多种。

在本发明一个具体实施方式中，步骤a)中，所述石墨在石墨与溶剂的混合物中的浓度为0.1～10wt％。若浓度低于0.1wt％，则产量太低，成本较高，不具有实际生产意义；若浓度高于10wt％，由于膨胀石墨强大的吸液性，膨胀石墨无法获得充分的润湿，后续步骤也不能顺利进行，得到的产品极不均匀，产品中可能存在部分完全没有剥离、或者不能充分剥离的产品。

在本发明一个具体实施方式中，步骤a)中，所述低速搅拌的搅拌速率为10-41r/min；所述低速剪切的剪切速率为100-600r/min，速率可调。选择这样的速率，可以保证石墨被溶剂充分润湿插层且不破坏石墨的膨胀结构。

在本发明一个具体实施方式中，步骤a)中，所述充分润湿的时间为0.2～3h，优选为0.5～2h。

在本发明一个具体实施方式中，步骤b)中，所述初步剥离的时间为0.5～10h，优选为2～8h。

在本发明一个具体实施方式中，步骤c)中，所述高压均质的压力为30～90MPa，优选为50～80MPa。若压力低于30MPa，则物料无法获得充分的剥离，所得产品的层数较高，一般≥10层；若压力高于90MPa，就目前市场现有的大流量高压均质机而言，会造成温升过高，压力不稳，对高压均质机产生较大的损伤，无法保证设备的正常使用。

在本发明一个具体实施方式中，步骤c)中，所述超声的功率≥1000W，优选地，功率≥2000W，例如，功率为3000-6000W；频率≥20kHz，优选地，频率≥40kHz，例如，频率为50-80kHz。若功率小于1000W，频率小于20kHz，则难以对高浓度的物料进行处理。

在本发明一个具体实施方式中，步骤c)中，所述高压均质的出料流量为500-2000L/h。可见，通过本发明的方法，可以大幅度地提高高压均质的出料流量，从而提高产量，降低成本。

在本发明一个具体实施方式中，步骤c)中，所述高压均质处理或/和超声处理的时间为1h～4h。

在本发明一个具体实施方式中，所述分散剂为离子型分散剂或非离子型分散剂中的至少一种。

优选地，所述离子型分散剂为SDS、SDBS、CTAB、CTAC、胆酸钠、脱氧胆酸钠、CMC、纤维素衍生物、卵磷脂中的至少一种。

优选地，所述非离子型分散剂为PVP、PVDF、PVA、吐温20、吐温60、吐温80、私盘20、私盘60、私盘80、TritonX100、f127、P123中的至少一种。

在本发明一个具体实施方式中，所述分散剂在所述分散剂溶液中的浓度为0.1～8wt％。

在本发明一个具体实施方式中，所述导电添加剂为碳纳米管、导电碳黑、乙炔黑、科琴碳黑、导电碳纤维等中的一种或多种。

在本发明一个具体实施方式中，所述导电添加剂在所述分散剂-导电添加剂溶液中的浓度为0.1～10wt％。

本发明的第二方面提供一种由上述方法制备得到的石墨烯导电浆料，所述导电浆料中的石墨烯的层数为5层以下；D₅₀为8-12μm，比表面积为600-800m²/g；石墨烯的电阻≤10Ω·cm；铁杂质含量≤10ppm。

本发明的石墨烯导电浆料浓度高、分散稳定、均匀。应用于锂电池活性材料时，能够显著提高锂电池的倍率性能、循环寿命以及充电速率等。

本发明的第三方面提供一种连续生产石墨烯导电浆料的装置，所述装置包括第一分散装置、第一砂磨装置、高压均质装置、与所述高压均质装置并联的第一超越管线、超声处理装置、与所述超声处理装置并联的第二超越管线、第二分散装置、第二砂磨装置和储液装置；

其中，所述第一分散装置的出口端分别与所述高压均质装置、所述第一砂磨装置和第二分散装置的进口端相连；所述第一砂磨装置的出口端分别与所述第一分散装置的进口端和所述第二分散装置的进口端相连；

所述高压均质装置的出口端与所述超声处理装置的进口端相连；所述超声处理装置的出口端与所述第一分散装置的进口端相连，或与所述第二分散装置的进口端相连；

所述第二分散装置的出口端分别与所述第二砂磨装置和所述储液装置的进口端相连；所述第二砂磨装置的出口端分别与所述第二分散装置的进口端和所述储液装置的进口端相连。

其中，所述第一分散装置主要用于石墨和溶剂的混合，所述第二分散装置主要用于分散剂与溶剂的混合，或分散剂、导电添加剂与溶剂的混合。依次经过至少一次砂磨处理、高压均质处理或/和超声处理形成的石墨烯分散液被泵送至第二分散装置，并与第二分散装置中的混合物进行混合和再次的砂磨处理，得到所述石墨烯导电浆料。

在本发明一个具体实施方式中，所述装置还包括冷却装置，所述超声处理装置的出口端分别与所述第一砂磨装置的出口端和所述冷却装置的进口端相连。

在本发明一个具体实施方式中，所述装置还包括过滤装置，所述冷却装置的出口端与所述过滤装置的进口端相连。

在本发明一个具体实施方式中，所述装置还包括第三分散装置，所述过滤装置的出口端分别与所述第一分散装置的进口端、所述第三分散装置的进口端相连和第二分散装置的进口端；所述第三分散装置的出口端分别与所述高压均质装置的进口端和第一砂磨装置的进口端相连。

在本发明一个具体实施方式中，所述装置还包括第四分散装置，所述第二砂磨装置的出口端分别与所述第四分散装置的进口端和所述储液装置的进口端相连；所述第四分散装置的出口端与所述第二砂磨装置的进口端相连。

在本发明一个具体实施方式中，所述装置还包括离心喷雾干燥装置，所述储液装置的出口端与所述离心喷雾干燥装置相连。从第一分散装置或第三分散装置的物料可以不与第二分散装置中的分散剂溶液或分散剂-导电添加剂溶液混合，而直接经过储液装置到达离心喷雾干燥装置，将石墨烯分散液进行干燥，而直接得到石墨烯。本发明采用离心喷雾干燥装置对经过处理的物料进行喷雾干燥、造粒，有利于后续产品包装和运输。

在本发明一个具体实施方式中，所述装置还包括粉体投料装置和液体投料装置，所述第一粉体投料装置和第一液体投料装置的出口端分别与所述第一分散装置的进口端相连；所述第二粉体投料装置和第二液体投料装置的出口端分别与所述第二分散装置的进口端相连。

在本发明一个具体实施方式中，所述第一分散装置、第二分散装置、第三分散装置和第四分散装置的罐体内设置搅拌桨和/或分散盘。其中的搅拌桨具有搅拌和分散物料的作用，并且搅拌桨可以变频调速。其中的分散盘可以对物料进行剪切(例如进行低速剪切)。

优选地，所述罐体为双层结构，外层为冷却层，可以冷却罐体中的物料。

优选地，所述罐体内部设有刮壁装置。所述刮壁装置可以将粘结在罐体内壁上的浆料刮下来。

本领域技术人员应当理解，所述罐体和搅拌桨等和物料接触的材料的材质可根据实际情况进行选择或进行涂层设计。

在本发明一个具体实施方式中，所述粉体投料装置采用密封设计。所述密封设计为一种环保设计，可以防止溶剂挥发到空气中；并且可以保证由于受到高温而使得溶剂挥发，造成的工艺不稳定。

本领域技术人员应当理解，所述粉体投料装置的尺寸可以根据原料包装形式、所述罐体及空间太小进行设计。

在本发明一个具体实施方式中，所述高压均质装置包括泵和高压均质机。

优选地，所述泵可以根据物料的浓度或者粘度选择离心泵、螺杆泵或其他泵体。

优选地，所述高压均质机的额定压力为30～90MPa。

在本发明一个具体实施方式中，所述超声处理装置可以为两台以上超声波处理器串联或并联。

在本发明一个具体实施方式中，所述冷却装置的冷却方式包括外置冷却器、管道冷却夹套等冷却方式中的一种或几种。

在本发明一个具体实施方式中，所述装置还包括称重装置，所述称重装置设置在所述罐体前或在所述液体投料装置和粉体投料装置前分别设置。

在本发明一个具体实施方式中，所述装置的单条产线石墨烯导电浆料产量可达1000吨/年。

本领域技术人员应当理解，所述连续生产石墨烯导电浆料的装置还可以包括与所述装置配套的冷水机、空压机、连接管道和阀门等装置。所述冷水机、空压机、连接各个装置的连接管道和阀门等配套装置可以根据实际产线的需求进行选型。

本发明的第四方面是提供一种连续生产石墨烯导电浆料的方法，所述方法采用第三方面所述的连续生产石墨烯导电浆料的装置实施。

在本发明一个具体实施方式中，所述方法包括第一方面所述的连续生产石墨烯导电浆料的方法中的步骤。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。此外，应理解，在阅读了本发明所公开的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的保护范围之内。

实施例1制备石墨烯导电浆料

步骤1：在第二分散装置中将分散剂CMC在水中预溶，得到分散剂溶液，所述分散剂在所述分散剂溶液中的浓度为3wt％。

步骤2：将水和膨胀石墨分别通过液体投料装置和粉体投料装置投入第一分散装置，通过低速搅拌的方式，将膨胀石墨在溶剂中充分润湿并减小片径，膨胀石墨为高温膨胀方法制备，膨胀倍率为400，膨胀石墨在膨胀石墨与溶剂的混合物中的浓度为3wt％，搅拌时间为2h，得到膨胀石墨分散液。

步骤3：将步骤2中的充分润湿的膨胀石墨分散液，开启阀门，膨胀石墨分散液开始在第一分散装置、第一砂磨装置和第三分散装置之间循环处理，片径进一步减小，获得均匀稳定的初步剥离的粗石墨烯分散液。砂磨时间为2h。

步骤4：步骤3结束后，开启阀门，将步骤3中的稳定的初步剥离的粗石墨烯分散液开始在第一分散装置、高压均质装置和第三分散装置之间循环处理，获得单层或少层石墨烯分散液。高压均质的压力为30MPa，高压均质时间1h。

步骤5：将步骤1预溶好的分散剂溶液和步骤4所得石墨烯分散液混合，并开始在第二分散装置、第二砂磨装置和第四分散装置之间循环处理，进行充分混合分散，过滤后，得到稳定的石墨烯导电浆料产品。

实施例2制备石墨烯导电浆料

步骤1：在第二分散装置中将分散剂PVDF在NMP中预溶，得到分散剂溶液，所述分散剂在所述分散剂溶液中的浓度为8wt％。

步骤2：将NMP和膨胀石墨分别通过液体投料装置和粉体投料装置投入第一分散装置，通过低速搅拌的方式，将膨胀石墨在溶剂中充分润湿并减小片径，膨胀石墨为高温膨胀方法制备，膨胀倍率为150，膨胀石墨在膨胀石墨与溶剂的混合物中的浓度为0.1wt％，搅拌时间为0.5h，得到膨胀石墨分散液。

步骤3：将步骤2中的充分润湿的膨胀石墨分散液，开启阀门，膨胀石墨分散液开始在第一分散装置、第一砂磨装置和第三分散装置之间循环处理，片径进一步减小，获得均匀稳定的初步剥离的粗石墨烯分散液。砂磨时间为2h。

步骤4：步骤3结束后，开启阀门，将步骤3中的稳定的初步剥离的粗石墨烯分散液开始在第一分散装置、超声处理装置和第三分散装置之间循环处理，获得单层或少层石墨烯分散液。超声的功率为3000W，频率为50kHz，超声处理时间为1h。

步骤5：将步骤1预溶好的分散剂溶液和步骤4所得石墨烯分散液混合，并开始在第二分散装置、第二砂磨装置和第四分散装置之间循环处理，进行充分混合分散，过滤后，得到稳定的石墨烯导电浆料产品。

实施例3制备石墨烯导电浆料

步骤1：在第二分散装置中将分散剂PVP在DMF中预溶，得到分散剂溶液，所述分散剂在所述分散剂溶液中的浓度为8wt％；

步骤2：将DMF和膨胀石墨分别通过液体投料装置和粉体投料装置投入第一分散装置，通过低速搅拌的方式，将膨胀石墨在溶剂中充分润湿并减小片径，膨胀石墨为高温膨胀方法制备，膨胀倍率为300，膨胀石墨在膨胀石墨与溶剂的混合物中的浓度为10wt％，搅拌时间为3h，得到膨胀石墨分散液。

步骤3：将步骤2中的充分润湿的膨胀石墨分散液，开启阀门，膨胀石墨分散液开始在第一分散装置、第一砂磨装置和第三分散装置之间循环处理，片径进一步减小，获得均匀稳定的初步剥离的粗石墨烯分散液。砂磨时间为8h。

步骤4：步骤3结束后，开启阀门，将步骤3中的稳定的初步剥离的粗石墨烯分散液开始在第一分散装置、高压均质装置、超声处理装置和第三分散装置之间循环处理，获得单层或少层石墨烯分散液。高压均质的压力为90MPa，高压均质时间4h。超声的功率为6000W，频率为80kHz，超声处理时间为4h。

步骤5：将步骤1预溶好的分散剂溶液和步骤4所得石墨烯分散液混合，并开始在第二分散装置、第二砂磨装置和第四分散装置之间循环处理，进行充分混合分散，过滤后，得到稳定的石墨烯导电浆料产品。

实施例4制备石墨烯复合导电浆料

步骤1：将分散剂CMC和导电碳黑在水中预溶和预分散，得到分散剂-导电添加剂溶液；

步骤2：通过低速搅拌的方式，将膨胀石墨在水中充分润湿并减小片径，膨胀石墨为高温膨胀方法制备，膨胀倍率为200，搅拌时间为2h，得到膨胀石墨分散液；

步骤3：将步骤2中的充分润湿的膨胀石墨分散液通过砂磨处理，片径进一步减小，获得均匀稳定的初步剥离的粗石墨烯分散液。砂磨时间为2h。

步骤4：将步骤3中的稳定的初步剥离的粗石墨烯分散液进行高压均质处理，获得单层或少层石墨烯分散液，高压均质的压力为50MPa，高压均质时间1h；

步骤5：将步骤1预溶好的分散剂-导电添加剂溶液和步骤4所得石墨烯分散液混合，通过砂磨处理进行充分混合分散，得到稳定的石墨烯复合导电浆料。

该石墨烯复合导电浆料中石墨烯、导电炭黑的含量分别为3wt％和1wt％。

实施例5制备石墨烯复合导电浆料

步骤1：将分散剂PVDF和导电碳纤维在DMF中预溶和预分散，得到分散剂-导电添加剂溶液；

步骤2：通过低速搅拌和剪切相结合的方式，将膨胀石墨在DMF中充分润湿并减小片径，膨胀石墨为高温膨胀方法制备，膨胀倍率为250，搅拌时间为2h，得到膨胀石墨分散液；

步骤3：将步骤2中的充分润湿的膨胀石墨分散液通过砂磨处理，片径进一步减小，获得均匀稳定的初步剥离的粗石墨烯分散液。砂磨时间为10h。

步骤4：将步骤3中的稳定的初步剥离的粗石墨烯分散液进行高压均质和超声共同处理，获得单层或少层石墨烯分散液，高压均质的压力为60MPa，高压均质时间1h；超声的功率为4000W，频率为60kHz，超声处理时间为1h。

步骤5：将步骤1预溶好的分散剂-导电添加剂溶液和步骤4所得石墨烯分散液混合，通过砂磨处理进行充分混合分散，得到稳定的石墨烯复合导电浆料。

该石墨烯复合导电浆料中石墨烯、导电碳纤维的含量分别为10wt％和1wt％。

实施例6制备石墨烯复合导电浆料

步骤1：将分散剂PVP和碳纳米管在NMP中预溶和预分散，得到分散剂-导电添加剂溶液；

步骤2：通过低速搅拌的方式，将膨胀石墨在水中充分润湿并减小片径，膨胀石墨为高温膨胀方法制备，膨胀倍率为350，搅拌时间为2.5h，得到膨胀石墨分散液；

步骤3：将步骤2中的充分润湿的膨胀石墨分散液通过砂磨处理，片径进一步减小，获得均匀稳定的初步剥离的粗石墨烯分散液。砂磨时间为3h。

步骤4：将步骤3中的稳定的初步剥离的粗石墨烯分散液进行超声处理，获得单层或少层石墨烯分散液，超声的功率为5000W，频率为70kHz，超声处理时间为3h。

步骤5：将步骤1预溶好的分散剂-导电添加剂溶液和步骤4所得石墨烯分散液混合，通过砂磨处理进行充分混合分散，得到稳定的石墨烯复合导电浆料。

该石墨烯复合导电浆料中石墨烯、碳纳米管的含量分别为5wt％和2wt％。

实施例7制备石墨烯复合导电浆料

步骤1：将分散剂f127和碳纳米管、导电碳黑在水中预溶和预分散，得到分散剂-导电添加剂溶液；

步骤2：通过低速搅拌和剪切相结合的方式，将膨胀石墨在水中充分润湿并减小片径，膨胀石墨为高温膨胀方法制备，膨胀倍率为300，搅拌时间为1h，得到膨胀石墨分散液；

步骤3：将步骤2中的充分润湿的膨胀石墨分散液通过砂磨处理，片径进一步减小，获得均匀稳定的初步剥离的粗石墨烯分散液。砂磨时间为3h。

步骤4：将步骤3中的稳定的初步剥离的粗石墨烯分散液进行超声处理，获得单层或少层石墨烯分散液，超声的功率为2000W，频率为40kHz，超声处理时间为4h。

步骤5：将步骤1预溶好的分散剂-导电添加剂溶液和步骤4所得石墨烯分散液混合，通过砂磨处理进行充分混合分散，得到稳定的石墨烯复合导电浆料。

该石墨烯复合导电浆料中石墨烯的含量为5wt％，碳纳米管和导电碳黑的总含量为3wt％。

实施例8

如图3所示，一种连续生产石墨烯导电浆料的装置，所述装置包括第一粉体投料装置、第一液体投料装置、第一分散装置、第一砂磨装置、高压均质装置、与所述高压均质装置并联的第一超越管线、超声处理装置、与所述超声处理装置并联的第二超越管线、冷却装置、过滤装置、第三分散装置、第二分散装置、第二砂磨装置、第四分散装置、储液装置和离心喷雾干燥装置；

其中，所述第一粉体投料装置和第一液体投料装置的出口端分别与所述第一分散装置的进口端相连；

其中，所述第一分散装置的出口端分别与所述高压均质装置和所述第一砂磨装置的进口端相连；所述砂磨装置的出口端与所述冷却装置的进口端相连；

所述高压均质装置的出口端与所述超声处理装置的进口端相连；所述超声处理装置的出口端与所述冷却装置的进口端相连；

其中，冷却装置的出口端与所述过滤装置的进口端相连；

其中，所述过滤装置的出口端分别与所述第一分散装置的进口端、所述第三分散装置的进口端相连和第二分散装置的进口端；所述第三分散装置的出口端分别与所述高压均质装置的进口端和第一砂磨装置的进口端相连；

其中，所述第二分散装置的出口端与所述第二砂磨装置的进口端相连；所述第二砂磨装置的出口端分别与所述第四分散装置的进口端和所述储液装置的进口端相连；所述第四分散装置的出口端与所述第二砂磨装置的进口端相连；

其中，所述储液装置的出口端与所述离心喷雾干燥装置相连。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。