本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料及其制備方法。

背景技術(shù)：

在鋰離子二次電池和電容器的制備過程中，經(jīng)常需要在正負(fù)極配料中添加一定量的導(dǎo)電劑。導(dǎo)電劑能夠與正負(fù)極活性材料有效接觸，形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而改善電池的倍率性能。但是過多地添加導(dǎo)電劑，勢(shì)必減少電極活性材料含量，降低電池的容量和能量密度。對(duì)于高性能的電子設(shè)備而言，選擇合適的導(dǎo)電劑尤為重要。

碳納米管是近年新興的導(dǎo)電劑，不僅能夠在導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)“導(dǎo)線”的作用，同時(shí)它還具有雙電層效應(yīng)，發(fā)揮超級(jí)電容器的高倍率特性，其良好的導(dǎo)熱性能還有利于電池充放電時(shí)的散熱，減少電池的極化，提高電池的高低溫性能，延長(zhǎng)電池的壽命。

然而，由于碳納米管相互之間具有較強(qiáng)的范德華力，因此，當(dāng)單獨(dú)使用碳納米管作為導(dǎo)電物質(zhì)時(shí)，碳納米管會(huì)相互纏結(jié)團(tuán)聚體在一起，難以均勻分散于正、負(fù)電極材料中，從而影響了碳納米管導(dǎo)電性能的發(fā)揮，進(jìn)而影響得到的鋰離子電池的電化學(xué)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子電池正負(fù)極的導(dǎo)電漿料，旨在解決現(xiàn)有以導(dǎo)電炭黑或碳納米管、或采用導(dǎo)電炭黑與碳納米管復(fù)合成的導(dǎo)電漿料產(chǎn)品，導(dǎo)致電池的循環(huán)壽命、能量密度等主要電化學(xué)性能提升空間小的問題。

本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料的制備方法。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料，包括如下重量份數(shù)的下列配方組分：

碳納米管 5.0-7.5份；

分散劑 0.3-0.6份；

N-甲基吡咯烷酮 90-95份；

所述碳納米管由大管徑碳納米管和小管徑碳納米管組成，其中，所述大管徑碳納米管的管徑為30-150nm，所述小管徑碳納米管的管徑為1-30nm，且所述大管徑碳納米管和所述小管徑碳納米管的管徑差≥15nm；且所述大管徑碳納米管和小管徑碳納米管的重量比為(3-7)：(7-3)。

相應(yīng)的，一種鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料的制備方法，包括以下步驟：

按照上述鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料的配方稱取各組分；

將分散劑溶于N-甲基吡咯烷酮中得到混合溶液；

將碳納米管采用混合設(shè)備進(jìn)行預(yù)混處理后，加入到所述混合溶液中，進(jìn)行浸潤(rùn)分散處理，形成分散體系，得到導(dǎo)電漿料。

本發(fā)明提供的鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料，一方面，管徑不同的碳納米管可以產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，可以更充分的“嵌入”電池活性物質(zhì)，與活性物質(zhì)能形成更好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而降低電池內(nèi)阻，提高鋰離子電池的循環(huán)壽命、能量密度等電化學(xué)性能。另一方面，由于大管徑碳納米管和小管徑碳納米管存在尺寸差異，因此兩者混合時(shí)混合效率高，可以減少分散劑的使用，提高導(dǎo)電漿料的導(dǎo)電性能。此外，由于分散效果的提高，因此，可以顯著降低使用高速混合設(shè)備進(jìn)行預(yù)分散的時(shí)間，具體的，預(yù)分散時(shí)間由原來(lái)的4-8小時(shí)，縮短為2-4小時(shí)，從而大大提高了導(dǎo)電漿料的生產(chǎn)效率。本發(fā)明提供的鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料的制備方法，方法簡(jiǎn)單可控，生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料，包括如下重量份數(shù)的下列配方組分：

碳納米管 5.0-7.5份；

分散劑 0.3-0.6份；

N-甲基吡咯烷酮 90-95份；

所述碳納米管由大管徑碳納米管和小管徑碳納米管組成，其中，所述大管徑碳納米管的管徑為30-150nm，所述小管徑碳納米管的管徑為1-30nm，且所述大管徑碳納米管和所述小管徑碳納米管的管徑差≥15nm；所述大管徑碳納米管和小管徑碳納米管的重量比為(3-7)：(7-3)。

具體的，本發(fā)明實(shí)施例電池正負(fù)極的導(dǎo)電漿料中，僅采用所述碳納米管作為導(dǎo)電物質(zhì)，但是，所述碳納米管由大管徑碳納米管和小管徑碳納米管組成，其中，所述大管徑碳納米管的管徑為30-150nm，所述小管徑碳納米管的管徑為1-30nm。此時(shí)，由于碳納米管存在管徑差異，因此，能夠減緩碳納米管之間的纏繞。當(dāng)所述大管徑碳納米管和所述小管徑碳納米管的管徑差≥15nm；且所述大管徑碳納米管和小管徑碳納米管的重量比為(3-7)：(7-3)，碳納米管之間的纏繞得到顯著改善，可解決其對(duì)導(dǎo)電性能的影響。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述大管徑碳納米管和小管徑碳納米管的重量比為(4-6)：(6-4)，從而獲得更好的效果。具體優(yōu)選的，述大管徑碳納米管和小管徑碳納米管的重量比為5：5。此外，本發(fā)明實(shí)施例采用不同管徑的碳納米管包覆電池活性物質(zhì)時(shí)，活性物質(zhì)表面有大小不一的“孔洞”，可以讓不同管徑的碳納米管“立足”，因而，不同管徑的碳納米管互補(bǔ)產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，可以使碳納米管更充分的 “嵌入”電池活性物質(zhì)，比使用單一管徑的碳納米管形成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)更好。因此，本發(fā)明實(shí)施例所述復(fù)合導(dǎo)電漿料不需要加加入絡(luò)合劑。更優(yōu)選的，所述大管徑碳納米管和所述小管徑碳納米管的管徑差為30nm，從而形成效果更加的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述分散劑用于將所述碳納米管進(jìn)行有效分散在液相中。優(yōu)選的，所述分散劑采用聚乙烯吡咯烷酮。本發(fā)明實(shí)施例中，由于采用不同管徑的碳納米管作為導(dǎo)電物質(zhì)，因此，其分散性較好，可以減少分散劑的用量，從而節(jié)約成本。本發(fā)明實(shí)施例以所述鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料的總重為100％計(jì)，所述分散劑的重量百分含量為0.3-0.6％。

本發(fā)明實(shí)施例提供的鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料，一方面，管徑不同的碳納米管可以產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，可以更充分的“嵌入”電池活性物質(zhì)，與活性物質(zhì)能形成更好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而降低電池內(nèi)阻，提高鋰離子電池的循環(huán)壽命、能量密度等電化學(xué)性能。另一方面，由于大管徑碳納米管和小管徑碳納米管存在尺寸差異，因此兩者混合時(shí)混合效率高，可以減少分散劑的使用，提高導(dǎo)電漿料的導(dǎo)電性能。此外，由于分散效果的提高，因此，可以顯著降低使用高速混合設(shè)備進(jìn)行預(yù)分散的時(shí)間，具體的，預(yù)分散時(shí)間由原來(lái)的4-8小時(shí)，縮短為2-4小時(shí)，從而大大提高了導(dǎo)電漿料的生產(chǎn)效率。

本發(fā)明實(shí)施例提供的鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料可通過下述方法制備獲得，當(dāng)然，也可以通過其他能夠獲得所述鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料的方法進(jìn)行制備。相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料的制備方法，包括以下步驟：

S01.按照上述鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料的配方稱取各組分；

S02.將分散劑溶于N-甲基吡咯烷酮中得到混合溶液；

S03.將碳納米管采用混合設(shè)備進(jìn)行預(yù)混處理后，加入到所述混合溶液中，進(jìn)行浸潤(rùn)分散處理，形成分散體系，得到導(dǎo)電漿料。

具體的，上述步驟S01中，鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料的配方以及 配方中的各組分優(yōu)選含量和種類如上文所述，為了節(jié)約篇幅，在此不再贅述。

上述步驟S02中，作為優(yōu)選實(shí)施例，為了得到溶解均勻的混合溶液，將溶劑N-甲基吡咯烷酮倒入砂磨機(jī)中，將分散劑聚乙烯基吡咯烷酮，緩慢倒入砂磨機(jī)中并不停低速攪拌配成溶液，直至分散劑完全溶解。

作為優(yōu)選實(shí)施例，為了獲得化學(xué)性能良好的導(dǎo)電漿料，所述混合溶液的制備環(huán)境選用常溫除濕環(huán)境，所述濕度要求為低于30％R.Hs。

上述步驟S03中，為了提高不同管徑的所述碳納米管的分散性，在投料之前將所述碳納米管采用混合設(shè)備進(jìn)行預(yù)混處理，混合處理時(shí)間為2-4小時(shí)。為了使得所述碳納米管在所述混合溶液中充分浸潤(rùn)，所述浸潤(rùn)分散處理的方法優(yōu)選為：在20-60℃環(huán)境下，將碳納米管加入所述混合溶解液中，以10-20Hz低頻攪拌5-10min后，以25-40Hz頻率砂磨2-6h，得到分散體系。具體的，向砂磨機(jī)中加入碳納米管粉體，采用10-20Hz低頻攪拌，有利于加快碳納米管的潤(rùn)濕；低頻攪拌后，提升砂磨籃進(jìn)行刮邊后放下砂磨籃，以25-40Hz頻率砂磨使所述碳納米管均勻分散。

由于溫度過高會(huì)影響分散劑的穩(wěn)定性，因此，作為另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，向所述混合溶液中加入碳納米管進(jìn)行浸潤(rùn)分散處理時(shí)，砂磨過程的環(huán)境溫度為20-60℃。更優(yōu)選的，開啟20℃冷卻循環(huán)水實(shí)現(xiàn)上述環(huán)境溫度。

進(jìn)一步的，作為優(yōu)選實(shí)施例，將浸潤(rùn)分散處理后的分散體系進(jìn)行粒度檢測(cè)，所述分散體系的粒度為D50＜5μm。所述分散體系的粒度過大時(shí)，大小管徑碳納米管分散不均勻，分散效果不好，從而不能形成均勻的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。

進(jìn)一步地，可將上述分散好的導(dǎo)電漿料進(jìn)行包裝。為了避免制備出來(lái)的導(dǎo)電漿料中的水分含量偏高，影響電池的性能，所述包裝環(huán)境為除濕環(huán)境，濕度優(yōu)選低于30％。

本發(fā)明實(shí)施例提供的鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料的制備方法，方法簡(jiǎn)單可控，生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行說明。

實(shí)施例1

一種鋰離子電池正負(fù)極的導(dǎo)電漿料，包括如下重量份數(shù)的下列配方組分：

碳納米管 5份；

分散劑 0.3份；

N-甲基吡咯烷酮 94.7份；

所述碳納米管由大管徑碳納米管和小管徑碳納米管組成，其中，所述大管徑碳納米管的管徑為30-150nm，所述小管徑碳納米管的管徑為1-30nm，且所述大管徑碳納米管和所述小管徑碳納米管的管徑差≥15nm；所述大管徑碳納米管和小管徑碳納米管的重量比為7：3。

所述鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料的制備方法為：

S11.按照上述鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料的配方稱取各組分；

S12.常溫除濕環(huán)境(濕度低于30％R.Hs)下，將溶劑N-甲基吡咯烷酮倒入砂磨機(jī)中，將分散劑聚乙烯基吡咯烷酮緩慢倒入砂磨機(jī)中并不停低速攪拌配成溶液，直至分散劑完全溶解；

S13.開啟20℃冷卻循環(huán)水，使砂磨過程中漿料溫度為40℃，將碳納米管倒入砂磨機(jī)中的溶劑內(nèi)，并以15Hz低頻攪拌8min加快碳納米管潤(rùn)濕，隨后提升砂磨籃進(jìn)行刮邊后放下砂磨籃，以30Hz進(jìn)行砂磨4h；

用刮板細(xì)度計(jì)進(jìn)行細(xì)度檢測(cè)，當(dāng)漿料細(xì)度顯示值達(dá)到4μm以下制得碳納米管分散液樣品。

將上述制備的導(dǎo)電漿料與正極材料鈷酸鋰組成電池。

實(shí)施例2

一種鋰離子電池正負(fù)極的導(dǎo)電漿料，包括如下重量份數(shù)的下列配方組分：

碳納米管 5份；

分散劑 0.3份；

N-甲基吡咯烷酮 94.7份；

所述碳納米管由大管徑碳納米管和小管徑碳納米管組成，其中，所述大管徑碳納米管的管徑為30-150nm，所述小管徑碳納米管的管徑為1-30nm，且所述大管徑碳納米管和所述小管徑碳納米管的管徑差≥15nm；所述大管徑碳納米管和小管徑碳納米管的重量比為5：5。

所述鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料的制備方法與實(shí)施例1相同。

實(shí)施例3

一種鋰離子電池正負(fù)極的導(dǎo)電漿料，包括如下重量份數(shù)的下列配方組分：

碳納米管 5份；

分散劑 0.3份；

N-甲基吡咯烷酮 94.7份；

所述碳納米管由大管徑碳納米管和小管徑碳納米管組成，其中，所述大管徑碳納米管的管徑為30-150nm，所述小管徑碳納米管的管徑為1-30nm，且所述大管徑碳納米管和所述小管徑碳納米管的管徑差≥15nm；所述大管徑碳納米管和小管徑碳納米管的重量比為3：7。

所述鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料的制備方法與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例1

一種鋰離子電池正負(fù)極的導(dǎo)電漿料，包括如下重量份數(shù)的下列配方組分：

碳納米管 5份；

分散劑 0.3份；

N-甲基吡咯烷酮 94.7份；

所述碳納米管的管徑為1-30nm。

所述鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料的制備方法與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例2

一種鋰離子電池正負(fù)極的導(dǎo)電漿料，包括如下重量份數(shù)的下列配方組分：

碳納米管 5份；

分散劑 0.3份；

N-甲基吡咯烷酮 94.7份；

所述碳納米管的管徑為30-150nm。

所述鋰離子電池正負(fù)極的復(fù)合導(dǎo)電漿料的制備方法與實(shí)施例1相同。

將本發(fā)明實(shí)施例1-3、對(duì)比例1-2提供的導(dǎo)電漿料按導(dǎo)電漿料：NCM：HSV900質(zhì)量比為96.7：1.8：1.5的比例制備電池，將電池進(jìn)行電芯內(nèi)阻測(cè)試，測(cè)試方法參照本領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)方法，測(cè)試結(jié)果如下表1所述：

表1

由上表可知，本發(fā)明實(shí)施例提供的不同管徑的納米管導(dǎo)電漿料鋰離子電池正負(fù)極得到的電池，電芯內(nèi)阻得到降低。

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，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)。