CN101420035A - 锂离子二次电池用碳纳米管导电液的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适合于锂离子二次电池正极用的碳纳米管导电液的制备方法。包括将碳纳米管经过超声分散在极性溶剂中的步骤，并形成以碳纳米管为主要导电功能体的导电液的制备方法。导电液由导电功能体、聚偏氟乙烯、助剂和极性溶剂组成，其质量比为导电功能体：0.5～10、极性溶剂：100、聚偏氟乙烯：0～15、助剂：少量。本发明公开的导电液导电效果好，可完全取代原有导电剂，直接与正极材料混合均匀形成导电介质分散更均匀的浆料，能改善极片涂布工艺，提高锂离子二次电池的综合性能。

Description

锂离子二次电池用碳纳米管导电液的制备方法
技术领域
本发明涉及一种碳纳米管导电液的制备方法。特别是涉及一种以碳纳米管为主要导电功能体的导电液及其制备方法。
背景技术
锂离子电池是新一代的绿色高能电池。锂离子电池自商品化以来，正极材料导电性的研究始终是电池领域研究的热点，因为锂离子电池正极材料通常都是半导体材料，其电导率一般都在10-1～10-6S/cm，这样电子在粒子间的导电性就较差，光靠活性物质本身的导电性是远远不够的。为了保证电极具有良好的充放电性能，在极片制作时通常加入一定量的导电物质，在活性物质之间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用，以减小电极的接触电阻，加速电子的移动速率，同时也能有效地提高锂离子在电极材料中的迁移速率，从而提高电极的充放电效率。常用的锂离子电池正极导电剂一般是导电性好、化学稳定性高、密度较小的碳材料如：碳黑、乙炔黑、碳纤维和碳纳米管等，其中，碳纳米管具有纳米纤维结构，是一种理性锂离子电池正极导电剂。《Carbon》2006年44卷1334-1336公开了Li X L等人公开了和乙炔黑等传统导电剂相比，用较低含量的多壁碳纳米管(简称MWCNTs)作为正极导电剂，就可以制得良好电化学性能的锂离子电池正极。Hong J K等人在《Power Sources》2002年111卷90-92页和Cheon S E等在《Elect ro-chimica Acta》2000年46卷599-605公开了使用复合导电剂的电极的电化学性能优于使用单一导电剂的电极的电化学性能。
采用以上方法存在着以下不足：1、不能形成均匀的碳纳米管导电网络；2、形成的水溶液碳纳米管分散浓度不高，水分子如果除不尽会对电池综合性能造成致命的影响。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能将碳纳米管或碳纳米管与电池用导电剂复合物均匀分散在极性溶剂中形成高浓度稳定分散液的制备方法。所形成的导电液直接与活性物质混合，可以将碳纳米管或碳纳米管与其他导电剂复合物均匀分散在正极材料里，在正极里形成非常稳定均匀的碳纳米管导电网络，提高电池综合性能。
本发明的目的是提供一种碳纳米管导电液体，该导电液主要由导电功能体、聚偏氟乙烯、极性溶剂和助剂组成，其质量百分比组成为：
导电功能体  0.5～10
聚偏氟乙烯：0～15
极性溶剂：100
助剂：少量
所述导电液可直接与正极活性材料混合，形成涂布浆料。
所述的导电功能体主要是碳纳米管，也可以复合：碳黑、乙炔黑、碳纤维、导电石墨中的一种或一种以上。
所述的导电功能体在溶剂中都是经过超声波进行分散。
所述的导电功能体中碳纳米管质量百分含量大于或等于25％。
所述碳纳米管占极性溶剂的质量百分含量大于0.5％。
所述的碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的一种或一种以上。
所述的聚偏氟乙烯为适合电池用聚偏氯乙烯，根据需要可以添加也可以不加。
所述极性溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺中的一种或一种以上。
所述助剂为表面润湿剂和分散剂组合。
所述的碳纳米管导电液制备方法包括以下步骤：
提出一种锂离子电池用碳纳米管导电液的制备方法，包括以下步骤：
①称取一定量的导电功能体，在干燥箱里进行干燥处理；
②根据需要称取一定量的聚偏氟乙烯；
③将聚偏氟乙烯溶解在极性溶剂中；
④加入导电功能体和助剂后进行超声分散，分散均匀后形成含碳纳米管的导电液。
本发明的有益效果是：所述导电液制备方法工艺简单、生产效率高、导电效果好。本导电液在与正极材料混料时，不需要添加其他导电剂，直接与正极材料混合形成涂布浆料，即能很好改善正极涂布工艺，还能通过少量导电功能体的添加达到理想的导电效果，明显提升锂离子二次电池的综合性能。
以下结合实施例对本发明作详细说明。
实施例1
在容器中加入0.5g碳纳米管和100克N-甲基吡咯烷酮中，加入助剂少量，超声波分散处理30min后，形成稳定均匀的黑色导电液。
实施例2
在容器中加入1g碳纳米管和100克N-甲基吡咯烷酮中，加入助剂少量，超声分散30min后加入8克聚偏氟乙烯，搅拌溶解均匀，再超声分散15min后形成稳定均匀的黑色导电液体。
实施例3
在容器中加入1g碳纳米管和1g碳黑，倒入100克N-甲基吡咯烷酮和助剂少量，超声分散30min后，再加入6g聚偏氟乙烯搅拌溶解均匀，再超声15min后形成稳定均匀的黑色导电液体。
实施例4
在容器中加入2g碳纳米管和1g乙炔黑，倒入100克N，N-二甲基乙酰胺和助剂少量，超声分散30min后，再加入8g聚偏氟乙烯搅拌溶解均匀，再超声15min后形成稳定均匀的黑色导电液体。
实施例5
在容器中加入1g单璧碳纳米管和1g乙炔黑1g导电石墨，倒入100克N-甲基吡咯烷酮和助剂少量，超声分散30min后，再加入6g聚偏氟乙烯搅拌溶解均匀，再超声15min后形成稳定均匀的黑色导电液体。

Claims (10)

1.提供一种碳纳米管导电液，该导电液主要由导电功能体、聚偏氟乙烯、极性溶剂和助剂组成，其质量百分比组成为：
导电功能体0.5～10
聚偏氟乙烯：0～15
极性溶剂：100
助剂：少量
2.所述导电液可直接与正极活性材料混合，形成涂布浆料。
3.根据权利要求1所述的导电功能体主要是碳纳米管，也可以复合：碳黑、乙炔黑、碳纤维、导电石墨中的一种或一种以上。
4.根据权利要求3所述的导电功能体在溶剂中都是经过超声波进行分散。
5.根据权利要求1所述的导电功能体中碳纳米管质量百分含量大于或等于25％。
6.根据权利要求3所述碳纳米管占极性溶剂的质量百分含量大于0.5％。
7.根据权利要求6所述的碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的一种或一种以上。
8.根据权利要求1所述的聚偏氟乙烯为适合电池用聚偏氯乙烯，根据需要可以添加也可以不加。
9.根据权利要求1所述极性溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺中的一种或一种以上。
10.根据权利要求1所述助剂为表面润湿剂和分散剂的组合。
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