一種電極用導(dǎo)電劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電極用導(dǎo)電劑的制備方法，具體涉及一種電極用導(dǎo)電劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]動力電池是節(jié)能與新能源汽車的關(guān)鍵部件之一，也是汽車電氣化發(fā)展的核心之一。為了提升電池的性能，人們從電極、隔膜、電解液等方面進行動力電池的研宄開發(fā)。作為電池的核心部件的電極，主要由活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和集流體等組成?；钚圆牧媳旧韺?dǎo)電性差，為了保證活性材料電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電子的有效傳輸，需要添加一定量的導(dǎo)電劑。
[0003]授權(quán)公告號為CN1022028622B的中國專利公開了一種線狀納米碳導(dǎo)電劑包覆磷酸鐵鋰正極材料的方法。公開號為CN103151112A的中國專利公開了一種超級導(dǎo)電劑的制備方法，酚醛樹脂、高軟化點瀝青或二者的混合物與助劑霧化成細粉料，炭化處理得到導(dǎo)電劑。公開號為CN 102237528A的中國專利公開了一種具有非零的表面電荷的導(dǎo)電劑、包含該導(dǎo)電劑的鋰二次電池的正極漿料組合物以及包含該導(dǎo)電劑的鋰二次電池。公開號為CN102610329A的中國專利公開了一種四元復(fù)合炭導(dǎo)電劑及其制備方法，以炭黑與石墨的混合物為碳源制成碳納米纖維導(dǎo)電劑初產(chǎn)物，然后與分散劑、粘結(jié)劑和溶劑濕法球墨分散得到導(dǎo)電劑。公開號為CN102136576A的中國專利公開了一種磷酸鐵鋰電池用導(dǎo)電劑及其制備方法，碳納米管/炭黑復(fù)合材料冷凍干燥預(yù)處理，與粘結(jié)劑放入二次蒸餾水中超聲分散，之后在超聲分散的條件下，向二次蒸餾水中加入石墨烯，超聲分散，制得導(dǎo)電劑。授權(quán)公告號為CN102786048B的中國專利公開了一種用于鋰離子電池的導(dǎo)電劑的制備方法，用濃硫酸和高錳酸鉀將天然鱗片石墨氧化插層，然后高溫得到膨脹石墨，膨脹石墨與分散劑在去離子水中球墨分散，噴霧干燥得到導(dǎo)電劑。公開號為CN103474668A的中國專利公開了一種鋰離子電池專用石墨烯導(dǎo)電劑，由石墨烯、樹脂、溶劑和助劑組成。授權(quán)公告號為CN102244264B的中國專利公開了一種磷酸鐵鋰電池用的石墨烯富和導(dǎo)電劑及其制備方法，由石墨烯、活性炭和粘結(jié)劑組成。授權(quán)公告號為CN101752548B的中國專利公開了一種導(dǎo)電劑分散液和電極楽料與電池及其制備方法，該導(dǎo)電劑分散液含有導(dǎo)電劑、溶劑和分散劑。公開號為CN103887511A的中國專利公開了一種鋰離子電池正極用復(fù)合導(dǎo)電劑漿料的制作工藝，包括混合處理分散劑與MWCNTs、AB和分散劑形成復(fù)合導(dǎo)電劑懸浮液、抽濾干燥和烘干成型。公開號為CN103560248A的中國專利公開了一種石墨烯基復(fù)合導(dǎo)電劑，其制備方法及其在鋰離子電池中的應(yīng)用，配置氧化石墨烯、顆粒碳與表面活性劑的混合溶液，然后溶劑熱處理，熱處理，得到復(fù)合導(dǎo)電劑。公開為CN103531814A的中國專利公開了一種復(fù)合導(dǎo)電劑及其分散方法及一種正極片和鋰離子電池，復(fù)合導(dǎo)電劑各組分顆粒尺寸大小從納米級到微米級呈梯度分布。公開號為CN103456965A的中國專利公開了一種適用于磷酸亞鐵鋰材料導(dǎo)電劑及其制備方法，炭黑與分散劑與鹽溶液，高溫處理后與碳納米管、導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨混合制得導(dǎo)電劑。授權(quán)公告號為CN1770515B的中國專利公開了一種以碳納米管和乙炔黑為鋰離子二次電池正極、負極材料導(dǎo)電劑及其制備方法。授權(quán)公告號為CN101615670B的中國專利公開了一種鋰離子電池負極材料鈦酸鋰復(fù)合導(dǎo)電劑的制備方法，在現(xiàn)有導(dǎo)電劑VGCF表面引入氟離子，通過化學(xué)反應(yīng)使其與活性材料和集流體之間具有更好的相容性。授權(quán)公告號為CN100456636C的中國專利公開了一種鋰二次電池用的導(dǎo)電劑-正極活性材料組合物，其制備方法和包括它的正電極和鋰二次電池，該導(dǎo)電劑包括比表面積范圍為約200-1500m2/g的第一導(dǎo)電劑和比表面積約為100m2/g的第二導(dǎo)電劑。公開號為CN102119458A的中國專利公開了電池電極的導(dǎo)電劑、含有該導(dǎo)電劑的電極和電池，主組分為含有π共軛炭材料與可溶性聚酰亞胺的反應(yīng)產(chǎn)物。
[0004]綜合以上可以看出，電池電極用導(dǎo)電劑材料，尤其是復(fù)合導(dǎo)電劑材料是研宄開發(fā)重點，改善導(dǎo)電劑材料在活性物質(zhì)中的分散，提高導(dǎo)電性，降低添加比例是亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種電極用導(dǎo)電劑的制備方法，通過助劑減少碳顆粒的團聚，改善導(dǎo)電劑碳顆粒在活性物質(zhì)中的分散，提高導(dǎo)電性。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:一種電極用導(dǎo)電劑的制備方法，包括一維碳顆粒、二維碳顆粒、第一助劑和第二助劑，其特征在于其制備方法如下:
第一助劑溶于溶劑制成凝膠體，加入一維碳顆粒、二維碳顆粒，分散0.5?4h，然后加入溶劑稀釋分散，得到一維碳顆粒、二維碳顆粒和第一助劑分散在溶劑中的混合物液，將第二助劑加入到混合物液中，分散I?4h，然后除去溶劑，干燥得到導(dǎo)電劑。
[0006]所述的一維碳顆粒為碳納米管、碳納米纖維、碳纖維；
所述的二維碳顆粒為導(dǎo)電石墨、膨脹石墨、石墨烯，一維碳顆粒與二維碳顆粒的質(zhì)量比為 1:1-1:10 ；
所述的第一助劑包括聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸鈉、聚氧乙烯、其含量為碳顆粒含量的0.5-20% ；
所述的第二助劑包括聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、聚四氟乙烯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚氧乙烯，其質(zhì)量為碳顆粒的0.6-5%。
[0007]本發(fā)明的積極效果是一維碳顆粒、二維碳顆粒、第一助劑和第二助劑，一維碳顆粒為電極活性材料提供線接觸連接，二維碳顆粒提供面接觸連接，第一助劑凝膠體用以降低碳顆粒表面能，提高潤濕性，第二助劑提高碳顆粒在溶劑分散穩(wěn)定性，減少碳顆粒的團聚，在電極中與粘結(jié)劑協(xié)同作用，改善導(dǎo)電劑材料在活性物質(zhì)中的分散，增加電子傳輸?shù)耐ǖ馈?br>【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的實施例1的添加本發(fā)明導(dǎo)電劑的鋰離子電池的電極的SEM照片。
[0009]圖2是本發(fā)明的實施例1的添加本發(fā)明導(dǎo)電劑的鋰離子電池的充放電曲線。
[0010]圖3是本發(fā)明的實施例2的添加本發(fā)明導(dǎo)電劑的超級電容器的電極的SEM照片。
[0011]圖4是本發(fā)明的實施例2的添加本發(fā)明導(dǎo)電劑的超級電容器的充放電曲線。
【具體實施方式】
[0012]本發(fā)明的電極用導(dǎo)電劑包括一維碳顆粒、二維碳顆粒、第一助劑和第二助劑O 一維碳顆粒和二維碳顆粒是能夠?qū)㈦姌O活性材料發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電子傳導(dǎo)到集流體的物質(zhì)。
在本發(fā)明中，碳顆粒是具有一維和二維結(jié)構(gòu)的石墨化材料，通過第一助劑的分散作用和第二助劑的接觸連接來提高導(dǎo)電性。所述的一維碳顆粒，可列舉出碳納米管、碳納米纖維和碳纖維，其中，碳納米管和碳納米纖維是特別優(yōu)選的。本發(fā)明的一維碳顆粒的粒度特征是直徑 50-200nm，長度 100-800nm。
[0013]所述的二維碳顆粒，可列舉出導(dǎo)電石墨、膨脹石墨、石墨烯，其中，石墨烯是特別優(yōu)選的。石墨烯可由氧化還原法、插層剝離法、氣相沉積法制備，特別優(yōu)選插層剝離法制備的石墨稀。本發(fā)明的二維碳顆粒的粒度特征是粒徑(D50)為0.2-50um。所述的第一助劑包括聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸鈉、聚氧乙烯，所述的第二助劑包括聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、聚醚砜。
[0014]所述的電極，是由活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和集流體組成。活性材料能夠發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，所述的電化學(xué)反應(yīng)，包括離子的嵌入/脫出，金屬氧化物的表面和體相的氧化還原反應(yīng)，電荷的雙電層聚集和擴散，氣體的氧化還原反應(yīng)。
[0015]所述的粘結(jié)劑是能夠?qū)⒒钚圆牧?、?dǎo)電劑和或集流體粘合在一起的材料，可以為聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、聚四氟乙烯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚氧乙烯。
[0016]所述的電池為鋰離子電池、超級電容器、鋅空氣電池、鋁空氣電池、鎂空氣電池和鋰空氣電池。
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