一種鋰電池用碳納米管漿料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰電池技術領域，涉及一種鋰電池用碳納米管漿料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]由于鋰離子電池具有能量密度高、自放電小、循環(huán)性能優(yōu)越等優(yōu)點，鋰離子電池廣泛應用于備用電源、儲能設備、電動汽車、電動自行車、電動工具中。
[0003]尤其作為動力電池應用，對電池的綜合性能要求較高，為了提高電池的大電流放電能力，降低電池的內(nèi)阻，提高電池的循環(huán)壽命，在電池正負極材料中加入碳黑、碳納米纖維、碳納米管等導電劑。其中碳納米管具有較好的導電能力，實際應用中，碳納米管在基體材料中通過相互搭建成網(wǎng)絡進行電子傳遞，進而實現(xiàn)導電。該網(wǎng)絡中，碳納米管之間相互接觸，或者碳納米管與其他具有導電特性的物質(zhì)接觸，使得碳納米管有效提高電池的大電流放電能力。然而，碳納米管是由碳原子組成的大分子，幾乎不溶于任何溶劑，在溶液中很容易聚集成束發(fā)生團聚。主要表現(xiàn)為長徑比大引起的纏繞和大比表面積引起的高表面活化能。不溶性和團聚問題大大妨礙了其實際的應用，處理不好會在電池制作過程中起反作用，因此需要有效的加工制備方法來解決團聚問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種鋰電池用碳納米管漿料及其制備方法，解決碳納米管在鋰電池應用中難以分散的問題，最大限度的提高碳納米管的分散效果，進一步提高鋰電池的大電流放電性能等。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
一種鋰電池用碳納米管漿料，碳納米管漿料包括以下成分;碳納米管、碳黑、表面活性劑、增稠劑、溶劑，其配比:碳納米管:碳黑:表面活性劑:增稠劑:溶劑=(3?10wt%); (O?8wt%) ； (0.1?1.3wt%) ； (0~lwt%) ； (80?96wt%)，碳納米管楽料采用該組分配比按照混合攪拌工藝制備成均勻分散的漿料。
[0006]根據(jù)所述的鋰電池用碳納米管漿料，所述的碳納米管直徑為5?160nm，長度為5?25μπι，比表面積為60?400m2/g;碳黑粒徑為20?70nm，比表面積為25?260m2/g。
[0007]根據(jù)所述的鋰電池用碳納米管漿料，所述的表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯共聚物中的一種或多種;增稠劑為羧甲基纖維素鈉和/或羥乙基纖維素，溶劑為氮甲基吡咯烷酮和/或去離子水。
[0008]—種制備所述鋰電池用碳納米管漿料的方法，混合攪拌工藝包括干粉預混、溶液配制、漿料預混攪拌、混合方式循環(huán)攪拌，具體步驟如下，
①干粉預混:將碳納米管和碳黑稱重后在粉料混合機中預混，時間為20?40分鐘；
②溶液配制:將表面活性劑、增稠劑稱重后分別加入溶劑中，采用分散機分散至溶液均勻一致，攪拌過程中控制溫度20?50°C;
③漿料預混攪拌:將配制好的溶液10%?30%加入攪拌罐中，然后同時加入預混的干粉和剩下的溶液，加粉料和溶液的同時攪拌，公轉攪拌速度為20?40轉/分鐘和高速分散盤攪拌速度800?1600轉/分鐘，攪拌時間為60?90分鐘；
④混合方式循環(huán)攪拌，楽料循環(huán)流經(jīng)方向:高速機械攪拌機—超聲攪拌器—高速機械攪拌機，即漿料從高速攪拌機的容器中流入超聲攪拌器，然后再從超聲攪拌器流出進入高速攪拌機的容器，漿料流經(jīng)超聲攪拌器的速度以流量為5?20L/min循環(huán)持續(xù)進行，循環(huán)攪拌的時間為2?6小時，攪拌過程中溫度控制為20?50°C。
[0009]根據(jù)所述的制備鋰電池用碳納米管漿料的方法，步驟④漿料在高速機械攪拌機中高速攪拌，其公轉攪拌速度為20?40轉/分鐘和高速分散盤攪拌速度1800?2600轉/分鐘;漿料流經(jīng)超聲攪拌器腔體進行超聲分散，超聲頻率范圍為15KHz?50 KHz。
[0010]本發(fā)明的有益技術效果是;對難以分散的碳納米管導電劑進行漿料的預制備，使其達到較好的分散效果，降低了下一步用在電池漿料中的攪拌要求，可達到較好的混合效果;線狀和顆粒狀導電劑相結合，優(yōu)勢互補，在電池極片中可組成較好的導電網(wǎng)絡，較大的提高了電導能力;在表面活性、增稠劑的作用下，采用高速機械攪拌和超聲攪拌相結合的方式，使導電劑分散程度大大提高。
【附圖說明】
[0011]圖1正極極片SEM圖。
[0012]圖2負極極片SEM圖。
【具體實施方式】
[0013]實施例1
以油性碳納米管漿料及其制備方法為例，其配方及步驟如下。
[0014]一種鋰電池用碳納米管漿料，采用的配方為，碳納米管:碳黑:聚乙烯吡咯烷酮:氮甲基卩比略燒酮=6wt%: 3wt%: 1.2wt%: 89.8wt%。其中，碳納米管直徑為7?15nm，長度為6?15μηι，比表面積為260m2/g。碳黑粒徑為30?50nm，比表面積為60m2/g。
[0015]混合攪拌工藝包括干粉預混、溶液配制、漿料預混攪拌、混合方式循環(huán)攪拌，具體步驟如下:
(1)干粉預混:將碳納米管和碳黑稱重質(zhì)量分別為6Kg和3Kg，然后在粉料混合機中預混時間為40分鐘；
(2)溶液配制:將表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮稱重質(zhì)量為1.2Kg，稱重后加入溶劑中，溶劑質(zhì)量為89.SKg，采用分散機分散至溶液均勻一致，攪拌過程中控制溫度20~50°C;
(3)漿料預混攪拌:將配制好的溶液10%加入攪拌罐中，然后同時加入預混的干粉和剩下的溶液。邊加粉料和溶液，邊攪拌，公轉攪拌速度為30轉/分鐘和高速分散盤攪拌速度1000轉/分鐘，攪拌時間為60分鐘；
(4)混合方式循環(huán)攪拌:漿料循環(huán)流經(jīng)方向為，高速機械攪拌機—超聲攪拌器—高速機械攪拌機，即漿料從高速攪拌機的容器中流入超聲攪拌器，然后再從超聲攪拌器流出進入高速攪拌機的容器。漿料流經(jīng)超聲攪拌器的速度以流量計為為10L/min，循環(huán)持續(xù)進行，循環(huán)攪拌的時間為6小時，攪拌過程中溫度控制為20?50°C，漿料在攪拌機中高速攪拌，其公轉攪拌速度為40轉/分鐘和高速分散盤攪拌速度2000