CN103456965B - 一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂及其制备方法 - Google Patents

一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103456965B
CN103456965B CN201310318236.5A CN201310318236A CN103456965B CN 103456965 B CN103456965 B CN 103456965B CN 201310318236 A CN201310318236 A CN 201310318236A CN 103456965 B CN103456965 B CN 103456965B
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
conductive agent
lithium material
black
conductive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310318236.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103456965A (zh
Inventor
李旺
李冠锋
孙加欣
何兵
胡东阁
王汉杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HANGZHOU GOLDEN HORSE ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
HANGZHOU GOLDEN HORSE ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HANGZHOU GOLDEN HORSE ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical HANGZHOU GOLDEN HORSE ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201310318236.5A priority Critical patent/CN103456965B/zh
Publication of CN103456965A publication Critical patent/CN103456965A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103456965B publication Critical patent/CN103456965B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明涉及一种锂离子电池的制备方法，尤其是涉及一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂及其制备方法。其主要是解决现有技术所存在的磷酸亚铁锂电极的内阻较大，放电深度不够，从而导致活性材料的利用率低，电极的残余容量大等的技术问题。本发明的方法包括：恒温条件下，将导电炭黑缓慢加入到分散剂与盐溶液中，进行加热搅拌，使其成为流变相，放入高温炉中加热，加热过程中始终通入惰性气体，随炉冷却至室温。用强酸洗涤、抽滤、在真空箱中的高温条件下，烘干，制得处理过的导电炭黑，再按照（0.1-1）：（0.1-5）：（0.1-1）的质量比将碳纳米管、导电炭黑、导电石墨混合制得导电剂。

Description

一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池的制备方法，尤其是涉及一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂及其制备方法。
背景技术
能源危机和环境问题越来越受到社会的关注，可持续战略的发展必然选择新能源来替代不可再生的石油资源。21世纪最具发展潜力的十大科技中，高能电池被列为第三位。2008年3月，美国用于电动车技术的开发生产，鼓励消费的政府资金高达141亿美金。2009年3月中国公布《汽车产业调整及振兴规划》，投入100亿元专项资金发展新能源汽车及车用电池组等关键技术。
锂离子电池作为新一代绿色二次电池，具有电压高、比容量大、能量密度高、循环寿命长、无记忆效应、环境友好等优点，是目前应用范围最广和最可能大规模应用于电动汽车的二次电池。在众多的二次锂电池材料中，磷酸亚铁锂材料以其独有的安全性能，超长的循环性能备受亲赖。2009年科技部推出关于磷酸亚铁锂材料高性能化与规模化生产关键技术研究项目，建立万吨级磷酸亚铁锂正极材料生产线。从此拉开了磷酸亚铁锂正极材料的春天。
由于磷酸亚铁锂作为活性材料本身导电性较差，虽经包覆、参杂等后续研究对其性能进行了改进，但其电极的内阻较大，放电深度不够等缺点还是会导致活性材料的利用率低，电极的残余容量大。因此，改善磷酸铁锂和集流体之间以及磷酸铁锂颗粒之间的导电性，选取高性能的导电剂至关重要。
发明内容
本发明是提供一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂及其制备方法，其主要是解决现有技术所存在的磷酸亚铁锂电极的内阻较大，放电深度不够，从而导致活性材料的利用率低，电极的残余容量大等的技术问题。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
本发明的一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂，其特征在于所述的导电剂的组成为碳纳米管、导电炭黑、导电石墨，碳纳米管、导电炭黑、导电石墨的质量比为(0.1-1)∶(0.1-5)∶(0.1-1)。
作为优选，所述的导电炭黑为AC black、SP-Li、ketjen black、VXC-72中的一种或几种。
作为优选，所述的导电石墨为KS-6、KS-15、SFG-6中的一种或几种。
作为优选，所述的方法包括：恒温条件下，将导电炭黑缓慢加入到分散剂与盐溶液中，进行加热搅拌，使其成为流变相，放入高温炉中加热，加热过程中始终通入惰性气体，随炉冷却至室温。用强酸洗涤、抽滤、在真空箱高温条件下，烘干，制得处理过的导电炭黑，再按照(0.1-1)∶(0.1-5)∶(0.1-1)的质量比将碳纳米管、导电炭黑、导电石墨混合制得导电剂。
作为优选，所述的分散剂为乙醇、乙二醇、异丙醇、去离子水、丙酮、十二烷基本磺酸钠、聚乙烯醇中的一种或几种。
作为优选，所述的盐溶液为硝酸钴、醋酸钴、硝酸镍、醋酸镍、硝酸锌、醋酸锌、硝酸钾、醋酸钾、硝酸钠、醋酸钠中的一种或几种。
作为优选，所述的导电炭黑与分散剂的质量比为(1∶10)-(1∶100)。
作为优选，所述的导电炭黑与盐溶液的质量比为(1∶0.1)-(1∶50)。
作为优选，所述的恒温条件为25℃，真空箱的温度为100℃，高温炉加热温度为600℃-2000℃。
作为优选，所述的惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或几种。
作为优选，所述的强酸为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或几种。
作为优选，所述的烘干时间为8-24h。
因此，本发明采用金属盐溶液与导电炭黑高温烧结的方法，改变了炭黑的孔径及孔体积的分布，使其无效的微孔体积减小，有效的介孔体积增大，有利于电解液的浸润及锂离子的脱嵌；高温烧结增加了导电炭黑的石墨化程度，能有效提高其导电性。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：本例的一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂，碳纳米管、导电炭黑、导电石墨的质量比为1∶25∶1。
一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂的制备方法，步骤为：恒温25℃条件下，将1g导电炭黑加入20ml乙醇溶液中，再将1g硝酸钴、1g硝酸镍、1g硝酸锌混合溶液加入其中，整个过程均在搅拌超声的条件下进行12h。12h后将其加热呈流变相，放入高温炉中加热，加热过程中始终通入氩气，加热温度为1500℃维持3个小时。冷却至室温，用10mol/L的盐酸洗涤12h，抽滤，在真空箱中100摄氏度条件下，烘干12小时，制得处理过的导电炭黑，最后按照质量比为碳纳米管∶导电炭黑∶导电石墨＝1∶25∶1制得导电剂。
IFR26650型电池制备：
负极材料的制备：以MCMB：乙炔黑：聚偏二氟乙烯＝92wt％∶3wt％∶7wt％的比例，和N-甲基吡咯烷酮搅拌调浆，将浆料均匀涂布在铜箔上，120℃烘箱干燥。
正极材料的制备：以磷酸铁锂∶导电剂∶聚偏二氟乙烯＝92wt％∶4wt％∶4wt％的比例，和N-甲基吡咯烷酮搅拌调浆，将浆料均匀涂布在铜箔上，120℃烘箱干燥。
电池的组装：用卷绕法卷制电池芯，圆形卷针直径4mm，有效长度大于100mm；以1mol/L LiPF6/(EC+DEC)(体积比1∶1)为电解液，以聚丙烯薄膜为隔膜，组装电池。
电池测试仪：深圳新威(CT-3008W-5V3A)进行充放电循环测试。
内阻测量仪：深圳新威BVIR电池电压内阻测量仪。
实施例2：本例的一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂，碳纳米管、导电炭黑、导电石墨的质量比为1∶30∶1。
一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂的制备方法，步骤为：恒温25℃条件下，将1g导电炭黑加入20ml乙醇溶液中，再将1g硝酸钴、1g硝酸镍、1g硝酸锌混合溶液加入其中，整个过程均在搅拌超声的条件下进行12h。12h后将其加热呈流变相，放入高温炉中加热，加热过程中始终通入氩气，加热温度为1500℃维持3个小时。冷却至室温，用10mol/L的盐酸洗涤12h，抽滤，在真空箱中100摄氏度条件下，烘干12小时，制得处理过的导电炭黑，按照质量比为碳纳米管∶导电炭黑∶导电石墨＝1∶30∶1制得导电剂。
电池制备与实施例1相同。
实施例3：本例的一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂，碳纳米管、导电炭黑、导电石墨的质量比为1∶35∶1。
一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂的制备方法，步骤为：恒温25℃条件下，将1g导电炭黑加入20ml乙醇溶液中，再将1g硝酸钴、1g硝酸镍、1g硝酸锌混合溶液加入其中，整个过程均在搅拌超声的条件下进行12h。12h后将其加热呈流变相，放入高温炉中加热，加热过程中始终通入氩气，加热温度为1500℃维持3个小时。冷却至室温，用10mol/L的盐酸洗涤12h，抽滤，在真空箱中100摄氏度条件下，烘干12小时，制得处理过的导电炭黑，按照质量比为碳纳米管∶导电炭黑∶导电石墨＝1∶35∶1制得导电剂。
电池制备与实施例1相同。
实施例4：本例的一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂，碳纳米管、导电炭黑、导电石墨的质量比为1∶40∶1。
一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂的制备方法，步骤为：恒温25℃条件下，将1g导电炭黑加入20ml乙醇溶液中，再将1g硝酸钴、1g硝酸镍、1g硝酸锌混合溶液加入其中，整个过程均在搅拌超声的条件下进行12h。12h后将其加热呈流变相，放入高温炉中加热，加热过程中始终通入氩气，加热温度为1500℃维持3个小时。冷却至室温，用10mol/L的盐酸洗涤12h，抽滤，在真空箱中100摄氏度条件下，烘干12小时，制得处理过的导电炭黑，按照质量比为碳纳米管∶导电炭黑∶导电石墨＝1∶40∶1制得导电剂。
电池制备与实施例1相同。
比较例5：本例的一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂，碳纳米管、导电炭黑、导电石墨的质量比为1∶25∶1。
一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂的制备方法，步骤为：恒温25℃条件下，将未处理的导电炭黑，按照质量比为碳纳米管∶导电炭黑∶导电石墨＝1∶25∶1制得导电剂。
电池制备与实施例1相同。
比较例6：本例的一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂，碳纳米管、导电炭黑、导电石墨的质量比为1∶30∶1。
一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂的制备方法，步骤为：恒温25℃条件下，将未处理的导电炭黑，按照质量比为碳纳米管∶导电炭黑∶导电石墨＝1∶30∶1制得导电剂。
电池制备与实施例1相同。
比较例7：本例的一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂，碳纳米管、导电炭黑、导电石墨的质量比为1∶35∶1。
一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂的制备方法，步骤为：恒温25℃条件下，将未处理的导电炭黑，按照质量比为碳纳米管∶导电炭黑∶导电石墨＝1∶35∶1制得导电剂。
电池制备与实施例1相同。
比较例8：本例的一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂，碳纳米管、导电炭黑、导电石墨的质量比为1∶40∶1。
一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂的制备方法，步骤为：恒温25℃条件下，将未处理的导电炭黑，按照质量比为碳纳米管∶导电炭黑∶导电石墨＝1∶40∶1制得导电剂。
电池制备与实施例1相同。
表一为实施例倍率数据对比表。
实施例 1 2 3 4 5 6 7 8
1c/0.2c 99.21％ 99.32％ 98.83％ 98.58％ 97.64％ 97.32％ 97.30％ 96.69％
3c/0.2c 98.89％ 98.53％ 98.17％ 97.89％ 96.59％ 96.15％ 96.11％ 95.45％
表二为实施例循环数据对比表。
表三为实施例内阻数据对比表
实施例 1 2 3 4 5 6 7 8
内阻值mΩ 12.18 12.35 12.68 12.97 14.30 14.54 14.79 14.95
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (8)

1.一种适用于磷酸亚铁锂材料导电剂的制备方法，其特征在于所述的方法包括：恒温条件下，将导电炭黑缓慢加入到分散剂与盐溶液中，盐溶液为硝酸钴、硝酸镍、硝酸锌组成的混合溶液，导电炭黑为AC black、SP-Li、ketjen black、VXC-72中的一种或几种，进行加热搅拌，使其成为流变相，放入高温炉中加热，加热过程中始终通入惰性气体，随炉冷却至室温，用强酸洗涤、抽滤、在真空箱中的高温条件下，烘干，制得处理过的导电炭黑，再按照（0.1-1）：（0.1-5）：（0.1-1）的质量比将碳纳米管、导电炭黑、导电石墨混合制得导电剂，导电石墨为KS-6、KS-15、SFG-6中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂的制备方法，其特征在于所述的分散剂为乙醇、乙二醇、异丙醇、去离子水、丙酮、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂的制备方法，其特征在于所述的导电炭黑与分散剂的质量比为（1:10）—（1:100）。
4.根据权利要求1所述的一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂的制备方法，其特征在于所述的导电炭黑与盐溶液的质量比为（1:0.1）—（1:50）。
5.根据权利要求1所述的一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂的制备方法，其特征在于所述的恒温条件为25℃，真空箱的温度为100℃，高温炉加热温度为600℃-2000℃。
6.根据权利要求1所述的一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂的制备方法，其特征在于所述的惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂的制备方法，其特征在于所述的强酸为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂的制备方法，其特征在于所述的烘干时间为8-24h。
CN201310318236.5A 2013-07-25 2013-07-25 一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂及其制备方法 Active CN103456965B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310318236.5A CN103456965B (zh) 2013-07-25 2013-07-25 一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310318236.5A CN103456965B (zh) 2013-07-25 2013-07-25 一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103456965A CN103456965A (zh) 2013-12-18
CN103456965B true CN103456965B (zh) 2015-09-23

Family

ID=49739107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310318236.5A Active CN103456965B (zh) 2013-07-25 2013-07-25 一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103456965B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114388798A (zh) * 2021-12-18 2022-04-22 万向一二三股份公司 一种导电剂、电池正极片及其制备方法和用途

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101420022B (zh) * 2007-10-26 2012-09-05 比亚迪股份有限公司 一种锂离子电池正极
JP5794753B2 (ja) * 2008-09-30 2015-10-14 電気化学工業株式会社 二次電池用正極
CN101409369A (zh) * 2008-11-14 2009-04-15 东莞市迈科科技有限公司 大容量高功率聚合物磷酸铁锂动力电池及其制备方法
CN102306842B (zh) * 2011-09-08 2014-02-12 浙江吉能电池科技有限公司 一种圆柱状锂离子电池的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103456965A (zh) 2013-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101764253B (zh) 二次铝电池及其制备方法
CN107221654B (zh) 一种三维多孔鸟巢状硅碳复合负极材料及其制备方法
CN103208618B (zh) 锂离子电池碳硫复合正极材料及其制备方法
CN107611411B (zh) 一种三维分级多孔氮掺杂碳包硅复合材料的制备方法及应用
CN105742602A (zh) 一种钠离子电池负极用Sn/MoS2/C复合材料及其制备方法
CN109494360B (zh) 一种氧化亚硅复合材料及其制备方法
CN103346304A (zh) 一种用于锂二次电池负极的锡碳复合材料及其制备方法
CN104916825A (zh) 一种锂电池高电压改性负极材料的制备方法
CN107069015A (zh) 一种多孔石墨掺杂与碳包覆石墨负极材料的制备方法
CN103855363A (zh) 一种长寿命、高比容量的聚多巴胺包覆中空硫微球复合正极材料及其制备方法
CN105428618A (zh) 一种壳核型碳包覆金属硫化物纳米复合粒子的制备方法及其应用
CN105845986A (zh) 一种提高钛酸锂电池循环性能的化成方法
CN103956457B (zh) 一种用作锂电池负极材料的氟碳掺杂的四氧化三铁及其制备方法
CN108878893B (zh) 一种快充锂离子电池负极用改性集流体及其制备方法
CN104966814A (zh) 一种高安全性的金属锂负极及其制备方法
CN110957486A (zh) 超结构锡碳-氧化钼复合材料的制备方法及其应用于电极
CN108172744B (zh) 一种用于锂硫电池隔膜的Sb2Se3复合材料的制备方法
CN115566170A (zh) 一种高能量密度快充锂离子电池负极材料的制备方法
CN104779379A (zh) 一种锂二次电池用新型硫碳复合材料及其制备方法
CN113066962A (zh) 含硅负极片和高能量密度电池
CN104600246A (zh) 一种基于石墨烯的锂离子电池电极及其制备方法
CN104882631A (zh) 一种提高锂离子电池极片均匀散热性能的方法
CN103035918A (zh) 一种SnO2-C复合物及制备和作为锂离子电池核壳负极材料的应用
CN204885286U (zh) 一种高安全性的金属锂负极
CN103456965B (zh) 一种适用磷酸亚铁锂材料导电剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant