CN104795569B - 磷酸铁锂电池用导电高分子复合导电剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了磷酸铁锂电池用导电高分子复合导电剂，同时还公开了该导电剂的制备方法。本发明导电剂由炭黑、导电高分子、有机锂和粘结剂组成，组成成分的重量比为：炭黑:导电高分子:有机锂：粘结剂=1:（0.1～0.2）:（0.01～0.1）：（0.1～1）。制备方法包括以下步骤：1）制备A溶液、2）制备导电剂。本发明制得的磷酸铁锂电池，其电化学性能得到显著提高，其制备的复合导电剂掺杂到5AH软包磷酸铁锂正极材料里面，较未掺杂复合导电剂的软包磷酸铁锂正极材料其交流内阻降低20%，循环寿命提高20%。

Description

磷酸铁锂电池用导电高分子复合导电剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种磷酸铁锂用导电高分子复合导电剂及其制备方法。
背景技术
磷酸铁锂正极材料以其循环寿命长、环境友好、能量密度高及其成本低等优点而广泛应用于电动汽车、储能等领域，但是随着人们对电池能量密度及其倍率型能要求的提高，磷酸铁锂电池的发展受到限制，尤其是电池的倍率性能，目前提高磷酸铁锂倍率性能的方法主要有降低颗粒粒径、添加导电剂及其优化电池设计，而在正极材料中添加导电剂则是最常用、效果最好的方法，目前的导电剂主要有碳纳米管、炭黑、SP及其石墨烯及其它们之间的复合，比如专利（CN201110030938.4）公开了一种碳纳米管、炭黑及其石墨烯组成导电剂，但是存在锂离子在反应过程中，碳导电剂消耗一部分锂离子形成电阻较大的SEI膜，降低正极容量的有效发挥，并最终影响锂离子电池能量密度的提高。
发明内容
本发明正是基于目前只在磷酸铁锂中添加碳导电剂，提高电池的导电性，未兼顾到正极克容量的发挥存在的不足，提供一种既能提高磷酸铁锂导电性又能提高材料的克容量发挥的磷酸铁锂电池用导电高分子复合导电剂及其制备方法。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：磷酸铁锂电池用导电高分子复合导电剂，由炭黑、导电高分子、有机锂和粘结剂组成，组成成分的重量比为：炭黑:导电高分子:有机锂：粘结剂=1:（0.1～0.2）:（0.01～0.1）:（5～10）；所述粘结剂是由PVDF、CMC及其溶剂NMP组成的混合体，其质量比为：PVDF：CMC：溶剂=1：(0.01～0.1)：（10～30）；所述的导电高分子为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩；所述的有机锂为：甲基锂、丁基锂、仲丁基锂、正己基锂、苯基锂中任一种。
本发明的制备方法包括以下步骤：1）制备A溶液；2）制备导电剂；其特征在于：
1）、配置A溶液：取1份PVDF，(0.01～0.1)份CMC之后添加到（10～30）份的NMP溶剂中，并超声搅拌得到粘结剂A溶液；
2）、制备导电剂：在露点≤-50℃环境条件下，取A溶液（5～10）份，之后在里面添加1份炭黑、（0.1～0.2）份导电高分子，搅拌均匀后再添加（0.01～0.1）有机锂，再超声搅拌均匀后，得到导电高分子复合导电剂。
附图说明
图1为实施例1制备出电池的电压—放电容量曲线图。
具体实施方式
实施例1：
取1gPVDF添加到20gNMP溶剂，超声搅拌均匀后再添加0.05gCMC，并超声搅拌得到粘结剂A溶液；之后在露点为-50℃的环境下，取A溶液8g，并在A溶液里面依次添加1g炭黑、0.15g聚苯胺，搅拌均匀后再添加0.05克甲基锂，并超声搅拌均匀后，即得导电高分子复合导电剂。图1为实施例1制备出电池的电压—放电容量曲线图。
实施例2：
取1gPVDF添加到10gNMP溶剂，超声搅拌均匀后再添加 0.01gCMC，并超声搅拌得到粘结剂A溶液；之后在露点为-60℃的环境下，取A溶液5g，并在A溶液里面依次添加1g炭黑、0.10g聚噻吩，搅拌均匀后再添加0.01克乙基锂，并超声搅拌均匀后，即得导电高分子复合导电剂。
实施例3：
取1gPVDF添加到30gNMP溶剂，超声搅拌均匀后再添加 0.1gCMC，并超声搅拌得到粘结剂A溶液；之后在露点为-60℃的环境下，取A溶液10g，并在A溶液里面依次添加1g炭黑、0.20g聚吡咯，搅拌均匀后再添加0.1克仲丁基锂，并超声搅拌均匀后，即得导电高分子复合导电剂。
电化学性能测试：
以实施例1~3制备的导电剂A（质量为磷酸铁锂的4%）添加到正极磷酸铁锂里面，并以此制备出的浆料制备出正极极片，锂片作为负极，LiPF6/EC+DEC（体积比1:1）为电解液，Celgard2400膜为隔膜制备出扣式电池A1、A2、A3。
对比例：选取实施例中未添加导电剂的磷酸铁锂为正极，其它与实施例相同，制备出扣式电池B。
表1为实施例与对比例的扣式电池的比较
克容量（mAh/g） 首次效率（%） 内阻(mΩ) 循环（0.3C/0.3C,500次）
实施例1 161.2 95.7 5.1 94.2%
实施例2 160.7 95.2 5.2 93.8%
实施例3 159.3 95.3 5.4 93.5%
对比例 155.8 93.7 6.1 75.2%
由表1可以看出，在正极材料中添加导电剂后材料的克容量和首次效率得到了提高，同时由于导电剂高的导电性提高了材料的离子传输速率和结构稳定性，从而内阻得到降低，500次循环后容量保持率得到提高。

Claims (2)

1.磷酸铁锂电池用导电高分子复合导电剂，由炭黑、导电高分子、有机锂和粘结剂组成，组成成分的重量比为：炭黑:导电高分子:有机锂：粘结剂=1:0.1～0.2:0.01～0.1:5～10；所述粘结剂是由PVDF、CMC及其溶剂NMP组成的混合体，其质量比为：PVDF：CMC：溶剂=1：0.01～0.1：10～30；所述的导电高分子为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩；所述的有机锂为：甲基锂、丁基锂、仲丁基锂、正己基锂、苯基锂中任一种。
2.一种制备如权利要求1所述的磷酸铁锂电池用导电高分子复合导电剂的方法，包括以下步骤：1）制备A溶液；2）制备导电剂；其特征在于：
1）、配置A溶液：取1份PVDF，0.01～0.1份CMC之后添加到10～30份的NMP溶剂中，并超声搅拌得到粘结剂A溶液；
2）、制备导电剂：在露点≤-50℃环境条件下，取A溶液5～10份，之后在里面添加1份炭黑、0.1～0.2份导电高分子，搅拌均匀后再添加0.01～0.1份有机锂，再超声搅拌均匀后，得到导电高分子复合导电剂。
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