CN104282912A - 一种导电聚合物交联的锂电池用粘结剂及其制备方法 - Google Patents

一种导电聚合物交联的锂电池用粘结剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104282912A
CN104282912A CN201410515819.1A CN201410515819A CN104282912A CN 104282912 A CN104282912 A CN 104282912A CN 201410515819 A CN201410515819 A CN 201410515819A CN 104282912 A CN104282912 A CN 104282912A
Authority
CN
China
Prior art keywords
conducting polymer
adhesive
pvdf
binding agent
battery
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.)
Granted
Application number
CN201410515819.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104282912B (zh
Inventor
廖小东
王瑨
汤勇
阮晓莉
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.)
Dongfang Electric Energy Technology Chengdu Co Ltd
Original Assignee
Dongfang Electric Corp
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 Dongfang Electric Corp filed Critical Dongfang Electric Corp
Priority to CN201410515819.1A priority Critical patent/CN104282912B/zh
Publication of CN104282912A publication Critical patent/CN104282912A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104282912B publication Critical patent/CN104282912B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • H01M4/623—Binders being polymers fluorinated polymers
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种导电聚合物交联的锂电池用粘结剂及其制备方法，所述的粘结剂由聚偏氟乙烯（PVDF）和导电聚合物复合而成。通过该方法制备的粘结剂相比于传统的粘结剂的绝缘性，通过在聚偏氟乙烯（PVDF）添加导电聚合物，提高了电子的传输速率，满足了电极材料对高导电性的要求。

Description

一种导电聚合物交联的锂电池用粘结剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂电池领域，尤其涉及一种导电聚合物交联的锂离子电池用粘结剂及其制备方法。
背景技术
锂离子电池由于其能量密度高，使用寿命长，环保无污染等特点，逐渐成为新一代储能电源。锂离子电池主要由阴极，阳极，隔膜，电解液组成，其中阴极，阳极主要由活性物，导电炭黑，粘结剂组成，粘接剂与正极活性物质配成浆料，与负极活性材料配成浆料。粘结剂分为水性粘结剂和油性粘结剂两种，水性粘结剂以丁苯橡胶SBR为代表，油性粘结剂以聚偏氟乙烯PVDF为代表。常用的油性粘结剂聚偏氟乙烯PVDF由于本身是绝缘体，其添加进入阴阳极组分中，会增大电池的内阻，影响电池的电性能发挥。若能在PVDF骨架中交联引人导电性较强的物质，对降低电池的内阻和极化有所帮助。
另有中国专利号为：201010285914.9，公布日为2011.2.23，公开了一种锂离子电池正极浆料制备方法，旨在提供一种磷酸铁锂电池正极浆料的加工工艺。该制备方法主要采用高温干燥溶解，首先预分散，将溶剂与粘接剂加入搅拌桶中，充入干燥气使用机械搅拌，再充干燥气保护放入高温环境中静置，将粘接剂高温溶解；导电剂与活性物质采用干粉球磨混合方式，将导电剂加入活性物质中通过陶瓷球磨作用，将导电剂均匀地分散在活性物质中；将已混合好的活性物质加入粘接剂溶液中，充入干燥气使用机械搅拌方式将活性物质与粘接剂分散均匀，制备成正极浆料。其特点在于可以将正极浆料的各个组分充分搅拌混合均匀，但该工艺的流程繁琐，制备工艺复杂，不同的工艺步骤需要更换不同的设备，这样就增加了浆料在空气中的暴露时间，很可能导致过量的水分进入浆料，不利于浆料的分散；且该方法所用的粘结剂仍然是传统的绝缘性粘结剂，不导电，电池在充放电过程中不利于电子的传输，进而会影响电池的电性能发挥。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种导电聚合物交联的锂电池用粘结剂及其制备方法，通过该方法制备的粘结剂相比于传统的粘结剂的绝缘性，通过添加导电聚合物，提高了电子的传输速率，满足了电极材料对高导电性的要求。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种导电聚合物交联的锂电池用粘结剂，其特征在于：所述的粘结剂由聚偏氟乙烯（PVDF）和导电聚合物复合而成。
所述的导电聚合物为聚苯胺（PAN）、聚吡咯（PPY）、聚噻吩（PEDOT）中的一种或几种的混合物。
所述的导电聚合物与聚偏氟乙烯（PVDF）的质量比为1：4—9。
一种导电聚合物交联的锂电池用粘结剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将导电聚合物颗粒和PVDF粉末在N，N-二甲基甲酰胺溶剂中共混，球磨12小时后得到粘稠液体；
（2）将粘稠液体置于60℃-80℃烘箱中干燥6-8小时，将其中的溶剂充分除去；
（3）将干燥好的固体置于球磨机中球磨24-36小时，成粉末；
（4）将所得粉末置于60℃-80℃烘箱中再次干燥6-8小时，使粉末充分干燥，得到粘结剂。
本发明具有以下优点：
1、本发明的锂离子电池用粘结剂，由聚偏氟乙烯（PVDF）和导电聚合物复合而成，在PVDF骨架中交联引人导电性较强的物质，提高了电子的传输速率，满足了电极材料对高导电性的要求。
2、本发明中的导电聚合物为聚苯胺（PAN）、聚吡咯（PPY）、聚噻吩（PEDOT）中的一种或几种的混合物，以上导电聚合物，原料易得，价格便宜，制备工艺简单。
3、本发明的导电聚合物与聚偏氟乙烯（PVDF）的重量比为1：4-9，使用该配比是为了保证以粘结剂的粘结性为主，粘结剂的导电性为辅，若导电聚合物含量过高，会降低粘结剂的粘结性，不利于电池的加工。
4、本发明粘结剂的制备方法，在N，N-二甲基甲酰胺溶剂中共混球磨，是因为PVDF能溶于该溶剂中，球磨能保证导电聚合物与PVDF混合均匀，60℃-80℃烘箱中干燥，温度不宜过高，过高会导致聚合物结成硬块，不利于后续加工。
具体实施方式
实施例1
将聚苯胺（PAN）颗粒与PVDF粉末按质量比1：9在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中共混，球磨12小时后得到粘稠液体，将粘稠液体置于60℃烘箱中充分干燥，将干燥好的固体置于球磨机中球磨成粉末，将粉末置于60℃烘箱中充分干燥得到粘结剂PAN-PVDF。
将所得粘结剂用于电池制作并进行测试，所用电池为：
正极：活性物质为已合成好的电极材料，含量91%、导电碳黑含量5％、合成的粘结剂PAN-PVDF 4％、16um厚度铝箔集流体，冷压后极片厚度138um。
负极：活性物质石墨含量93％、导电碳黑含量3％、合成的粘结剂 PAN-PVDF 4％、15um厚度铜箔集流体，冷压后极片厚度100um。
隔膜为PP/PE/PP三层隔膜，电池设计容量2Ah。
检测方法：
用Arbin BT2000测试仪检测电池的充放电特性，具体流程为：
1、常温下以1C电流将电池先恒流再恒压充电至3.8V，充电截至电流为0.01A；
2、常温下静止5分钟，以1C电流将电池恒流放电至2.0V，读取电池的1C放电容量。
用日置内阻测试仪检测电池的交流内阻。
实施例2
将聚吡咯（PPY）颗粒与PVDF粉末按质量比1：4在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中共混，球磨12小时后得到粘稠液体，将粘稠液体置于60℃烘箱中充分干燥，将干燥好的固体置于球磨机中球磨成粉末，将粉末置于60℃烘箱中充分干燥得到粘结剂PPY-PVDF。
电池制作及检测方法同实施例1。
实施例3
将聚噻吩（PEDOT）颗粒与PVDF粉末按质量比1：6在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中共混，球磨12小时后得到粘稠液体，将粘稠液体置于60℃烘箱中充分干燥，将干燥好的固体置于球磨机中球磨成粉末，将粉末置于60℃烘箱中充分干燥得到粘结剂PEDOT-PVDF。
电池制作及检测方法同实施例1。
实施例4
将聚苯胺（PAN）颗粒与聚吡咯（PPY）颗粒按1：1的质量比混合，后与PVDF粉末按质量比1：9在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中共混，球磨12小时后得到粘稠液体，将粘稠液体置于60℃烘箱中充分干燥，将干燥好的固体置于球磨机中球磨成粉末，将粉末置于60℃烘箱中充分干燥得到粘结剂PAN-PPY-PVDF。
电池制作及检测方法同实施例1。
实施例5
将聚苯胺（PAN）颗粒与聚噻吩（PEDOT）颗粒按1：1的质量比混合，后与PVDF粉末按质量比1：7在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中共混，球磨12小时后得到粘稠液体，将粘稠液体置于60℃烘箱中充分干燥，将干燥好的固体置于球磨机中球磨成粉末，将粉末置于60℃烘箱中充分干燥得到粘结剂PAN-PEDOT-PVDF。
电池制作及检测方法同实施例1。
实施例5
将聚吡咯（PPY）颗粒与聚噻吩（PEDOT）颗粒按1：1的质量比混合，后与PVDF粉末按质量比1：8在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中共混，球磨12小时后得到粘稠液体，将粘稠液体置于60℃烘箱中充分干燥，将干燥好的固体置于球磨机中球磨成粉末，将粉末置于60℃烘箱中充分干燥得到粘结剂PPY-PEDOT-PVDF。
电池制作及检测方法同实施例1。
对比例
采用未经处理的PVDF粉末制作电池，具体制作方法如下：
正极：活性物质为已合成好的电极材料，含量91%、导电碳黑含量5％，未经处理的PVDF 4％、16um厚度铝箔集流体，冷压后极片厚度138um。
负极：活性物质石墨含量93％、导电碳黑含量3％、未经处理的PVDF 4％、15um厚度铜箔集流体，冷压后极片厚度100um。
隔膜为PP/PE/PP三层隔膜，电池设计容量2Ah。
电池检测方法同实施例1。
表1 实施例与对比例制作电池的放电容量
表2 实施例与对比例所制作电池的交流内阻
从测试结果来看，由于对比例的交流内阻比实施例高，放电容量比实施例低，充分显示了有导电聚合物交联的PVDF的电性能优势。

Claims (4)

1.一种导电聚合物交联的锂电池用粘结剂，其特征在于：所述的粘结剂由聚偏氟乙烯（PVDF）和导电聚合物复合而成。
2.根据权利要求1所述的导电聚合物交联的锂电池用粘结剂，其特征在于：所述的导电聚合物为聚苯胺（PAN）、聚吡咯（PPY）、聚噻吩（PEDOT）中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的导电聚合物交联的锂离子电池用粘结剂，其特征在于：所述的导电聚合物与聚偏氟乙烯（PVDF）的质量比为1：4—9。
4.根据权利要求1所述的导电聚合物交联的锂电池用粘结剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将导电聚合物颗粒和PVDF粉末在N，N-二甲基甲酰胺溶剂中共混，球磨12小时后得到粘稠液体；
（2）将粘稠液体置于60℃-80℃-烘箱中干燥6-8小时；
（3）将干燥好的固体置于球磨机中球磨24-36小时，成粉末；
（4）将所得粉末置于60℃-80℃烘箱中再次干燥6-8小时，得到粘结剂。
CN201410515819.1A 2014-09-30 2014-09-30 一种导电聚合物交联的锂电池用粘结剂及其制备方法 Active CN104282912B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410515819.1A CN104282912B (zh) 2014-09-30 2014-09-30 一种导电聚合物交联的锂电池用粘结剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410515819.1A CN104282912B (zh) 2014-09-30 2014-09-30 一种导电聚合物交联的锂电池用粘结剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104282912A true CN104282912A (zh) 2015-01-14
CN104282912B CN104282912B (zh) 2017-08-25

Family

ID=52257580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410515819.1A Active CN104282912B (zh) 2014-09-30 2014-09-30 一种导电聚合物交联的锂电池用粘结剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104282912B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105355922A (zh) * 2015-11-03 2016-02-24 百顺松涛（天津）动力电池科技发展有限公司 一种聚吲哚交联聚偏氟乙烯粘结剂以及应用该粘结剂的锂离子电池
CN107863535A (zh) * 2017-10-20 2018-03-30 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池硅基负极的复合粘结剂及其制备方法
CN108172836A (zh) * 2017-12-29 2018-06-15 山东华夏神舟新材料有限公司 聚偏氟乙烯改性复合导电粘结剂的制备方法
CN110707324A (zh) * 2019-10-13 2020-01-17 浙江大学 导电粘结剂的制备及在电池电极中的应用
CN114824258A (zh) * 2021-01-27 2022-07-29 恒大新能源技术(深圳)有限公司 电极粘结剂及其制备方法、电池极片、二次电池
CN114852985A (zh) * 2022-05-23 2022-08-05 东莞理工学院 一种磷酸铁锂正极材料的制备方法、锂离子电池
CN115224278A (zh) * 2022-09-20 2022-10-21 楚能新能源股份有限公司 用于硅阳极的导电复合粘结剂、制备方法及锂离子电池

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2214230A1 (en) * 2002-09-13 2010-08-04 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Novel electrodes for Li-based electrochemical energy storage devices and Li-based electrochemical storage device including such an electrode
CN101867037A (zh) * 2010-06-23 2010-10-20 深圳清华大学研究院 磷酸铁锂锂离子电池正极片及其制备方法
CN103396500A (zh) * 2013-08-07 2013-11-20 中国科学院广州能源研究所 天然高分子衍生物-导电聚合物水性复合粘结剂及其应用
CN103515610A (zh) * 2012-06-28 2014-01-15 深圳市海盈科技有限公司 锂离子电极材料及锂离子动力电池
CN103606703A (zh) * 2013-11-15 2014-02-26 江苏天鹏电源有限公司 一种电流密度均匀且稳定的锂离子电池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2214230A1 (en) * 2002-09-13 2010-08-04 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Novel electrodes for Li-based electrochemical energy storage devices and Li-based electrochemical storage device including such an electrode
CN101867037A (zh) * 2010-06-23 2010-10-20 深圳清华大学研究院 磷酸铁锂锂离子电池正极片及其制备方法
CN103515610A (zh) * 2012-06-28 2014-01-15 深圳市海盈科技有限公司 锂离子电极材料及锂离子动力电池
CN103396500A (zh) * 2013-08-07 2013-11-20 中国科学院广州能源研究所 天然高分子衍生物-导电聚合物水性复合粘结剂及其应用
CN103606703A (zh) * 2013-11-15 2014-02-26 江苏天鹏电源有限公司 一种电流密度均匀且稳定的锂离子电池

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105355922A (zh) * 2015-11-03 2016-02-24 百顺松涛（天津）动力电池科技发展有限公司 一种聚吲哚交联聚偏氟乙烯粘结剂以及应用该粘结剂的锂离子电池
CN107863535A (zh) * 2017-10-20 2018-03-30 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池硅基负极的复合粘结剂及其制备方法
CN108172836A (zh) * 2017-12-29 2018-06-15 山东华夏神舟新材料有限公司 聚偏氟乙烯改性复合导电粘结剂的制备方法
CN108172836B (zh) * 2017-12-29 2020-03-24 山东华夏神舟新材料有限公司 聚偏氟乙烯改性复合导电粘结剂的制备方法
CN110707324A (zh) * 2019-10-13 2020-01-17 浙江大学 导电粘结剂的制备及在电池电极中的应用
CN114824258A (zh) * 2021-01-27 2022-07-29 恒大新能源技术(深圳)有限公司 电极粘结剂及其制备方法、电池极片、二次电池
CN114852985A (zh) * 2022-05-23 2022-08-05 东莞理工学院 一种磷酸铁锂正极材料的制备方法、锂离子电池
CN115224278A (zh) * 2022-09-20 2022-10-21 楚能新能源股份有限公司 用于硅阳极的导电复合粘结剂、制备方法及锂离子电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN104282912B (zh) 2017-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104282912A (zh) 一种导电聚合物交联的锂电池用粘结剂及其制备方法
CN106654166B (zh) 锂离子电池正极浆料的匀浆工艺及正极极片、锂离子电池
CN105932229B (zh) 一种高容量锂离子电池负极片的制备方法
CN105236395B (zh) 一种复合人造石墨负极材料生产方法
WO2016201940A1 (zh) 一种炭/石墨复合负极材料的制备方法
CN105731427B (zh) 一种锂离子电池石墨负极材料及其制备方法
US20170174872A1 (en) Aqueous composite binder of natural polymer derivative-conducting polymer and application thereof
CN109244413A (zh) 一种基于多孔生物质碳的硫正极复合材料及其制备方法
CN110993884B (zh) 锂离子电池负极浆料、制备方法、负极极片以及电池
CN103311514B (zh) 一种改性锂离子电池石墨负极材料的制备方法
CN109088033B (zh) 高安全高能量长循环的磷酸铁锂型18650锂电池及其制备方法
CN104795541A (zh) 一种锂离子电池负极浆料制备方法
CN102569750A (zh) 锂离子电池负极复合材料及其制备方法
CN103594687B (zh) 锂氟化碳电池正极的制备方法
CN101944588B (zh) 电容碳/磷酸铁锂复合材料的制备方法
CN101859893A (zh) 一种锂离子电池负极材料的制备方法
CN104752729A (zh) 具有电子及离子导电性共性的锂离子电池用水性复合粘结剂的制备方法
CN101567469A (zh) 一种动力型聚合物锂离子电池及其制作工艺
CN109860595B (zh) 一种固态锂电池用复合粘结剂及其制备方法
CN111370654A (zh) 复合石墨负极材料、锂离子电池及其制备方法和应用
CN105591100A (zh) 利用水热法制备磷酸铁锂正极材料的方法及正极材料
CN104766976A (zh) 一种锂离子二次电池负极极片及其制备方法
CN108232120A (zh) 一种固态锂电池的合成及一种石墨复合负极片和磷酸铁锂复合正极片的制备方法
CN103746094A (zh) C-LiFePO4/PTPAn复合材料、其应用以及由其制备的锂电池
CN111554965A (zh) 一种锂离子电池正极的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20180830

Address after: 610000 Sichuan Chengdu high tech Zone (West District) west core Road No. 18

Patentee after: Dongfang Electric Energy Technology Chengdu Co., Ltd.

Address before: 610036 Shu Han Road, Jinniu District, Chengdu, Sichuan Province, No. 333

Patentee before: Dongfang Electric Corporation