CN110896144B - 一种导电组合物、电池极片和电池 - Google Patents

一种导电组合物、电池极片和电池 Download PDF

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Abstract

为克服现有锂离子电池电极浆料中碳材料导电剂存在分散不均匀，电池极片内阻大的问题，本发明提供一种导电组合物，包括第一溶剂、碳材料和分散剂，分散剂为结构式一所示的第一单体和结构式二所示的第二单体聚合而成的聚合物；
Figure DDA0001797076140000011
其中R1、R2、R3、R4各自独立选自氢、卤素、卤代或非卤代的烃基、卤代或非卤代的含氧烃基、卤代或非卤代芳基、卤代或非卤代酯基、卤代或非卤代磺酰基、含氮基团、磷酸酯基团、碳酸酯基团；

Description

一种导电组合物、电池极片和电池
技术领域
本发明属于电池制备技术领域，具体涉及一种导电组合物、电池极片和电池。
背景技术
锂离子电池因其具有高的能量密度和高功率、较长的循环寿命及高安全性、较宽的工作温度范围及无记忆效应等特点，广泛应用于3C消费类电子产品领域。随着各国大力倡导新能源和低碳经济的背景下，未来随着电动汽车及储能设备的快速增长，锂离子电池具有巨大的应用前景。
锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液组成。传统的正极由正极活性物质、导电剂、粘接剂及有机溶剂按一定比例混合均匀，再涂覆在金属箔集流体表面，然后经过一系列工序制备而成。传统的正极制备工艺存在导电剂分散不均匀的现象，尤其是采用比表面积更大的碳纳米管作为导电剂，其分散效果更差。为了提高导电剂的分散效果，科研人员事先将导电剂均匀分散在有机溶剂中形成导电浆料组合物。目前也有工艺中采用碳纳米管为导电剂、聚乙烯基吡咯烷酮或聚乙烯醇为分散剂的高纯高导电碳纳米管浆料，但该导电碳纳米管浆料不太稳定，分散均匀后的碳纳米管有重新团聚的现象，其制备的锂离子电池性能有待进一步提高，尤其当电池的工作电压超过4.2V时。
发明内容
针对现有锂离子电池电极浆料中碳材料导电剂存在分散不均匀，导致电池内阻大的问题，本发明提供了一种聚合物的应用、导电组合物、电池电极片和电池。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
在本发明的一个方面，提供了一种导电组合物，包括第一溶剂、碳材料以及分散剂，所述分散剂为第一单体和第二单体聚合而成的聚合物；所述第一单体选自结构式一所示的化合物，
Figure GDA0003223793180000021
其中R1、R2、R3、R4各自独立选自氢、卤素、碳原子数为1-30的卤代或非卤代的烃基、碳原子数为1-30的卤代或非卤代的含氧烃基、碳原子数为6-30的卤代或非卤代芳基、碳原子数为2-10的卤代或非卤代酯基、碳原子数为2-10的卤代或非卤代磺酰基、碳原子数为2-10的含氮基团、碳原子数为3-10的磷酸酯基团、碳原子数3-10的碳酸酯基团；
所述第二单体选自结构式二所示的化合物，
Figure GDA0003223793180000022
其中R5、R6各自独立选自氢、卤素、碳原子数为1-5的卤代或非卤代的基团。
发明人通过大量实验发现，相比于现有公开的其他分散剂，采用本发明提供的所述聚合物作为碳材料的分散剂时，能够更有效地对碳材料进行分散，提高碳材料的分散效果，使电池极片的内阻降低，提高电池的倍率性能和循环性能。
可选的，所述分散剂的重均分子量在5千至1000万之间。
可选的，所述碳原子数为1-30的卤代或非卤代的烃基，可以是饱和直链或带支链烃基、不饱和直链或带支链烃基、卤代的饱和直链或带支链烃基、卤代的不饱和直链或带支链烃基；所述碳原子数为1-30的卤代或非卤代的含氧烃基，可以是饱和直链或带支链的含氧烃基、不饱和直链或带支链的含氧烃基、卤代的饱和直链或带支链的含氧烃基、卤代的不饱和直链或带支链的含氧烃基；碳原子数为6-30的卤代或非卤代芳基，可以含一个苯基或多个苯基，苯基上的氢还可以选择性的被卤素、卤代基团或非卤代基团取代；所述碳原子数为2-10的卤代或非卤代酯基是指含有
Figure GDA0003223793180000023
官能团的卤代或非卤代酯基；碳原子数为2-10的卤代或非卤代磺酰基是指含有
Figure GDA0003223793180000031
官能团的卤代或非卤代磺酰基；所述碳原子数为2-10的含氮基团可以是含氰基或含
Figure GDA0003223793180000032
官能团或含
Figure GDA0003223793180000033
官能团的含氮基团；所述碳原子数3-10的碳酸酯基团；
可选的，所述聚合物的具体结构式可以选自结构式三至结构式二十三，但不限于此。
Figure GDA0003223793180000034
Figure GDA0003223793180000041
Figure GDA0003223793180000051
其中，结构式三至结构式二十三中，n为正整数。
可选的，以所述导电组合物的质量为100％计，所述碳材料的质量百分含量为1％～15％，所述分散剂的质量百分含量为0.1％～5％。
可选的，所述导电组合物中还含有聚乙烯吡咯烷酮。
可选的，以所述导电组合物的质量为100％计，所述聚乙烯吡咯烷酮的质量百分含量为0.1％～5％。
可选的，所述第一溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中一种或多种。
可选的，所述碳材料包括碳纳米管、碳黑、石墨烯、科琴黑、碳纤维、片状石墨、人造石墨、天然石墨和中间碳纤维的一种或多种。
在本发明的一个方面，提供了一种电池极片，包括碳材料以及分散剂，所述分散剂为第一单体和第二单体聚合而成的聚合物；所述第一单体选自结构式一所示的化合物，
Figure GDA0003223793180000052
其中R1、R2、R3、R4各自独立选自氢、卤素、碳原子数为1-30的卤代或非卤代的烃基、碳原子数为1-30的卤代或非卤代的含氧烃基、碳原子数为6-30的卤代或非卤代芳基、碳原子数为2-10的卤代或非卤代酯基、碳原子数为2-10的卤代或非卤代磺酰基、碳原子数为2-10的含氮基团、碳原子数为3-10的磷酸酯基团、碳原子数3-10的碳酸酯基团；
所述第二单体选自结构式二所示的化合物，
Figure GDA0003223793180000053
其中R5、R6各自独立选自氢、卤素、碳原子数为1-5的卤代或非卤代的基团。
同时，本发明还提供了一种电池极片，由如前所述的导电组合物制备得到。
在本发明的一个方面，提供了一种电池，包括电解液及如上所述电池极片。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的导电组合物包括第一溶剂、碳材料以及分散剂，所述分散剂为第一单体和第二单体聚合而成的聚合物；所述第一单体选自结构式一所示的化合物，
Figure GDA0003223793180000061
其中R1、R2、R3、R4各自独立选自氢、卤素、碳原子数为1-30的卤代或非卤代的烃基、碳原子数为1-30的卤代或非卤代的含氧烃基、碳原子数为6-30的卤代或非卤代芳基、碳原子数为2-10的卤代或非卤代酯基、碳原子数为2-10的卤代或非卤代磺酰基、碳原子数为2-10的含氮基团、碳原子数为3-10的磷酸酯基团、碳原子数3-10的碳酸酯基团；
所述第二单体选自结构式二所示的化合物，
Figure GDA0003223793180000062
其中R5、R6各自独立选自氢、卤素、碳原子数为1-5的卤代或非卤代的基团。
发明人通过大量实验发现，相比于现有公开的其他分散剂，采用上述聚合物作为碳材料的分散剂时，能够更有效地对碳材料进行分散，提高碳材料的分散效果，同时可以保证碳材料长时间稳定分散，不会出现碳材料(尤其是碳纳米管材料)的重新团聚和返粗，从而使得电池极片的内阻降低，提高电池的倍率性能和循环性能，尤其是电池工作电压超过4.2V，改善效果更明显。
优选情况下，所述分散剂的重均分子量在5千至1000万之间，优选为20万-500万。
本发明中，具体的，上述分散剂可以选自结构式三至结构式二十三所示的聚合物中的一种或多种；
Figure GDA0003223793180000071
Figure GDA0003223793180000081
Figure GDA0003223793180000091
其中，结构式三至结构式二十三中，n为正整数。
需要说明的是，以上结构式三至结构式二十三所示聚合物仅为本发明优选，不应理解为对本发明的限制。发明人认为，上述结构式三至结构式二十三所示聚合物均能实现本发明的目的，使碳材料能稳定均匀的分散于第一溶剂中，从而降低电池极片的电阻。优选情况下，结构式十二至结构式二十三可在原基础上进一步提高电池的高温、循环等性能。
在一些实施例中，以所述导电组合物的质量为100％计，所述碳材料的质量百分含量为1％～15％，所述分散剂的质量百分含量为0.1％～5％。
当所述碳材料和所述分散剂在所述导电组合物中的添加量处于上述范围内时，能够保证碳材料的有效分散，当所述碳材料和所述分散剂在所述导电组合物中的添加量处于上述范围外时，对碳材料的分散不利，不利于正极内阻的降低。
所述第一溶剂采用有机溶剂。
在一些实施例中，所述第一溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中一种或多种。
在一些实施例中，所述碳材料包括碳纳米管、碳黑、石墨烯、科琴黑、碳纤维、片状石墨、人造石墨、天然石墨和中间碳纤维的一种或多种。
在更优选的实施例中，所述碳材料为碳纳米管。碳纳米管具有优异的导电性能，但是，在导电组合物中，碳纳米管极易团聚，尤其是当其直径为4-10nm，长径比为220-1950时，即使如现有技术中采用聚乙烯基吡咯烷酮或聚乙烯醇作为分散剂对其进行分散，碳纳米管仍会重新团聚，出现返粗现象。而当采用本发明提供的聚合物作为分散剂时，对碳材料(尤其是碳纳米管)进行分散后，不会出现返粗现象，从而能更有效的保持碳材料的分散状态，降低电池极片的电阻，提高电池的性能。
更优选情况下，所述碳纳米管直径为4-10nm，长径比为220-1950。
为实现更好的分散效果，优选情况下，所述导电组合物中还含有聚乙烯吡咯烷酮。通过聚乙烯吡咯烷酮与本发明所述的分散剂共同使用，可达到更好的综合性能。上述导电组合物中，以所述导电组合物的质量为100％计，所述聚乙烯吡咯烷酮的质量百分含量为0.1％～5％。
本发明同时提供了一种电池极片，包括碳材料以及分散剂，所述分散剂为第一单体和第二单体聚合而成的聚合物；所述第一单体选自结构式一所示的化合物，
Figure GDA0003223793180000101
其中R1、R2、R3、R4各自独立选自氢、卤素、碳原子数为1-30的卤代或非卤代的烃基、碳原子数为1-30的卤代或非卤代的含氧烃基、碳原子数为6-30的卤代或非卤代芳基、碳原子数为2-10的卤代或非卤代酯基、碳原子数为2-10的卤代或非卤代磺酰基、碳原子数为2-10的含氮基团、碳原子数为3-10的磷酸酯基团、碳原子数3-10的碳酸酯基团；
所述第二单体选自结构式二所示的化合物，
Figure GDA0003223793180000102
其中R5、R6各自独立选自氢、卤素、碳原子数为1-5的卤代或非卤代的基团。
如前所述，所述电池极片中分散剂的重均分子量在5千至1000万之间，优选为20万-500万。
所述电池极片中，所述碳材料与分散剂的质量比为1～15：0.1～5。
优选情况下，所述电池极片中还含有聚乙烯吡咯烷酮。所述电池极片中，所述碳材料与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1～15：0.1～5。
同时，本发明还提供了一种电池极片，由如前所述的导电组合物制备得到。
本发明中对电池极片的制备方法没有限制，可以为现有方法，优选情况下，电池极片(以正极片为例)的制备方法包括以下步骤：
将所述的分散剂和碳材料一起均匀分散至第一溶剂中，得到导电组合物；
将正极活性材料、粘结剂和导电组合物加入到第二溶剂中进行分散，获得正极浆料；
将正极浆料涂覆于正极集流体上，干燥、辊压以及切片，制得电池正极。
所述正极集流体可采用铝箔。
所述正极活性材料可选自现有的各类正极活性材料。
在优选的实施例中，所述正极活性材料选自LiNixCoyMnzL(1-x-y-z)O2、LiCox’L(1-x’)O2、LiNix”L’y’Mn(2-x”-y’)O4、Liz’MPO4中的至少一种，其中，L为Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si或Fe中的至少一种，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0＜x+y+z≤1，0<x’≤1，0.3≤x”≤0.6，0.01≤y’≤0.2，L’为Co、Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si、Fe中的至少一种；0.5≤z’≤1，M为Fe、Mn、Co中的至少一种。
在一些实施例中，所述粘结剂包括聚乙烯醇粘结剂、聚氨酯粘结剂、聚丙烯酸酯粘结剂、丁基橡胶粘结剂、环氧树脂粘结剂、醋酸乙烯树脂粘结剂、氯化橡胶粘结剂、聚偏氟乙烯粘结剂和聚四氟乙烯粘结剂中的一种或多种。
在一些实施例中，所述第二溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和碳酸丙烯酯中一种或多种。
本发明的另一实施例提供了一种电池，包括电解液以及如上所述电池极片。
在一些实施例中，所述电解液包括锂盐和第三溶剂。
所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiDFOB、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3和LiN(SO2F)2中的一种或多种。所述锂盐的含量可在较大范围内变动，优选情况下，所述电解液中，锂盐的含量为0.1％～15％。
所述第三溶剂优选为非水溶剂。
在一些实施例中，所述第三溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物。以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
本实施例用于说明本发明公开的导电组合物、电池正极片及电池制备方法，包括以下操作步骤：
导电组合物的制备：将结构式三所示的聚合物作为分散剂和碳纳米管(直径为4-10nm，长径比为900)一起均匀分散至N-甲基吡咯烷酮中，采用的结构式三所示的聚合物的分子量为20万，碳纳米管：结构式三所示的聚合物：N-甲基吡咯烷酮的质量比为3：1：96，得到导电组合物。
正极片的制备：将LiCoO2正极活性材料、粘结剂PVDF和上述制备的导电组合物加入到N-甲基吡咯烷酮中进行分散，获得正极浆料；其中，LiCoO2正极活性材料：粘结剂PVDF：碳纳米管为94：3：3，将正极浆料涂覆至铝箔的两面上，干燥、辊压以及切片，真空干燥，并用超声波焊机焊上铝制引出线，制得电池正极片。
本实施例用于说明本发明公开的锂离子电池制备方法，包括以下操作步骤：
正极片的制备：正极片的制备如上所述。
负极片的制备：按94:1:2.5:2.5的质量比混合负极活性材料人造石墨，导电碳黑Super-P，粘结剂丁苯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素(CMC)，然后将它们分散在去离子水中，得到负极浆料。将浆料涂布在铜箔的两面上，经过烘干、压延和真空干燥，并用超声波焊机焊上镍制引出线后得到负极片。
电芯的制备：在正极片和负极片之间放置厚度为20μm的PP/PE/PP三层隔膜，然后将正极片、负极片和隔膜组成的三明治结构进行卷绕，再将卷绕体压扁后放入铝箔包装袋，在85℃下真空烘烤24h，得到待注液的电芯。
电芯的注液和化成：在露点控制在-40℃以下的手套箱中，将电解液注入电芯中，经真空封装，静止24h。
然后按以下步骤进行首次充电的常规化成：0.05C恒流充电180min,0.2C恒流充电至180min，二次真空封口，然后进一步以0.2C的电流恒流充电至4.4V，常温搁置24hr后，以0.2C的电流恒流放电至3.0V，得到一种锂离子电池。
实施例2～23
实施例2～23用于说明本发明公开的导电组合物、电池正极片和电池及其制备方法，包括实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
所述导电组合物的制备步骤中：
以所述导电组合物的总质量为100％计，所述导电组合物加入表1中实施例2～实施例23所示质量百分含量的组分。
对比例1～2
对比例1～2用于对比说明本发明公开的导电组合物、电池正极片和电池及其制备方法，包括实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
所述导电组合物的制备步骤中：
以所述导电组合物的总质量为100％计，所述导电组合物加入表1中对比例2～对比例2所示质量百分含量的组分。
性能测试
对上述实施例1～23和对比例1～2制备得到的电池正极片以及电池进行如下性能测试：
(1)电池正极片的表面电阻率测试
探针：4-销探针ASP(内销距离：5mm)
(2)电池的倍率性能和45℃循环性能测试
电池倍率性能测试：将化成后的电池以1C倍率恒流恒压充电至4.4V，截止电流为0.05C，再以1C倍率恒流放电至3.0V，所得放电容量记为1C放电容量，然后1C倍率恒流恒压充电至4.4V，截止电流为0.05C倍率，随后以4C倍率恒流放电至3.0V，所得放电容量记为4C放电容量，
电池4C倍率放电容量保持率＝1C放电容量/4C放电容量×100％。
45℃循环性能测试：将化成后的电池在45℃烘箱保存6h后，以1C倍率恒流恒压充电至4.4V，截止电流为0.05C，再以1C倍率恒流放电至3.0V，所得放电容量记为第1圈初始放电容量，如此循环300圈，最后一圈的放电容量记为第300圈放电容量，
电池45℃循环300圈容量保持率＝第300圈放电容量/第1圈放电容量×100％。
得到的测试结果填入表1。
表1
Figure GDA0003223793180000131
Figure GDA0003223793180000141
从表1的测试结果可以看出，相比于现有的分散剂聚乙烯吡咯烷酮，采用本发明提供的分散剂可以更加有效地实现碳材料的均匀分散，提高导电性能降低电池极片的内阻，能够提高电池的倍率性能和循环性能。
对比实施例11和实施例19、实施例9和实施例18、实施例8和实施例17、实施例7和实施例16、实施例6和实施例15的结果可知，分散剂的重均分子量越大，越不利于电池极片电阻的降低，同时，对比实施例4和实施例14的测试结果可知，重均分子量过低也不利于降低电池极片的电阻，根据测试结果，分散剂重均分子量在10万-50万时效果最优。
对比实施例20和23可知，将本发明提供的分散剂和聚乙烯吡咯烷酮同时使用对降低电池极片电阻，提高容量保持率和高温循环性能更有利。
(3)导电组合物悬浮液的分散稳定性测定
采用Turbiscan LabExpert分散稳定分析仪，分别取实施例1、实施例3、实施例6、实施例7、实施例11以及对比例1制备的导电组合物悬浮液加入适量溶剂中配成体积浓度为1.5％的悬浮液，将悬浮液移至圆柱形测量池中，用近红外光(λ＝880nm)从测量池底部(0mm)开始扫描，经中部(20mm)至顶部(40mm)，5min扫描一次，共扫描60min，温度为30℃。得到不同时间悬浮液的背散射光强度曲线图。随着时间增加，悬浮液顶部(～40mm)的背散射光强度逐渐减弱，说明其浓度均降低，发生了颗粒向下迁移的过程；而底部(～0mm)的背散射光强度随时间增加而增大，说明其浓度增大，发生了颗粒的沉降。通过软件TLAb EXPERT可计算出测量60分钟后时悬浮液的沉淀层厚度。此外，取样品池中部(～20mm)一薄层(厚度0.08mm)悬浮液进行分析，通过软件TLAb EXPERT可计算出悬浮液中颗粒粒径的变化，颗粒粒径随着时间增加而增大，测量其初始粒径和最终粒径，计算整个测量时间内其粒径的增长幅度。测量60分钟后时悬浮液的沉淀层厚度和其粒径的增长幅度结果见表2。
表2
实施例/比较例 沉淀层厚度/mm 初始粒径/μm 最终粒径/μm 增长幅度/μm
实施例1 0.12 3.55 3.98 0.43
实施例3 0.20 3.85 4.30 0.45
实施例6 0.11 3.34 3.74 0.40
实施例7 0.23 3.98 4.48 0.50
实施例11 0.25 4.32 4.86 0.54
对比例1 0.41 7.28 8.95 1.67
根据表2的测试结果可以看出，本发明提供的导电组合物在测量60分钟的时间范围悬浮液的沉淀层厚度及其粒径的增长幅度明显低于对比例1。这是因为本发明提供的导电组合物体系下，颗粒间存在更强的静电排斥力和空间位阻作用，从而更有效的阻止颗粒间的聚集，减弱颗粒的增长，降低颗粒的沉降速率，从而提高悬浮液的分散稳定性。导电组合物悬浮液的分散稳定性增加，有效阻止分散均匀后的悬浮液颗粒间的重新团聚，有效改善其浆料反粗现象，有利于降低电池极片的电阻。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于正极浆料的导电组合物，其特征在于，包括第一溶剂、碳材料以及分散剂，所述分散剂为第一单体和第二单体聚合而成的聚合物；所述第一单体选自结构式一所示的化合物，
Figure FDA0003223793170000011
其中R1、R2、R3、R4各自独立选自氢、卤素、碳原子数为1-30的卤代或非卤代的烃基、碳原子数为1-30的卤代或非卤代的含氧烃基、碳原子数为2-10的卤代或非卤代酯基、碳原子数为2-10的卤代或非卤代磺酰基、碳原子数为2-10的含氮基团、碳原子数为3-10的磷酸酯基团、碳原子数3-10的碳酸酯基团；R1、R2、R3、R4不选自碳原子数为6-30的卤代或非卤代芳基，且R1、R2、R3、R4不同时全部选自氢、或者不同时全部选自碳原子数为1-30的卤代或非卤代的烃基、或者不同时全部选自氢和碳原子数为1-30的卤代或非卤代的烃基；
所述第二单体选自结构式二所示的化合物，
Figure FDA0003223793170000012
其中R5、R6各自独立选自氢、卤素、碳原子数为1-5的卤代或非卤代的基团；
所述分散剂的重均分子量为5万-50万。
2.根据权利要求1所述的导电组合物，其特征在于，以所述导电组合物的质量为100％计，所述碳材料的质量百分含量为1％～15％，所述分散剂的质量百分含量为0.1％～5％。
3.根据权利要求1所述的导电组合物，其特征在于，所述导电组合物中还含有聚乙烯吡咯烷酮；以所述导电组合物的质量为100％计，所述聚乙烯吡咯烷酮的质量百分含量为0.1％～5％。
4.根据权利要求1所述的导电组合物，其特征在于，所述第一溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中一种或多种；所述碳材料包括碳纳米管、碳黑、石墨烯、科琴黑、碳纤维、片状石墨、人造石墨、天然石墨和中间碳纤维的一种或多种。
5.一种电池极片，其特征在于，包括权利要求1-4任意一项所述的导电组合物。
6.根据权利要求5所述的电池极片，其特征在于，所述电池极片中，所述碳材料与分散剂的质量比为1～15：0.1～5。
7.根据权利要求5所述的电池极片，其特征在于，所述电池极片中还含有聚乙烯吡咯烷酮，所述碳材料与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1～15：0.1～5。
8.一种电池，其特征在于，包括权利要求5所述的电池极片。
9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述电池极片中，所述碳材料与分散剂的质量比为1～15：0.1～5。
10.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述电池极片中还含有聚乙烯吡咯烷酮，所述碳材料与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1～15：0.1～5。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114141988B (zh) * 2021-11-09 2023-09-08 远景动力技术(江苏)有限公司 含硅负极极片及其制备方法和应用
CN115939385A (zh) * 2022-06-30 2023-04-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 导电化合物及其制备方法、极片、电极组件、电池单体、电池及用电设备
WO2024007310A1 (zh) * 2022-07-08 2024-01-11 宁德时代新能源科技股份有限公司 分散剂及其制备方法、浆料组合物及其制备方法、电极极片和包括该电极极片的装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101037198A (zh) * 2007-02-09 2007-09-19 浙江大学 一种高水溶性的碳纳米管及其制备方法
CN101104668A (zh) * 2006-07-12 2008-01-16 同济大学 一种功能化碳纳米管的制备方法及其应用
CN105110312A (zh) * 2015-08-21 2015-12-02 昆明纳太科技有限公司 碳纳米管石墨复合材料及其制备方法和装置
CN107312328A (zh) * 2017-07-11 2017-11-03 天津工业大学 一种固相剪切制备聚合物接枝碳纳米材料的方法
CN107482222A (zh) * 2017-09-05 2017-12-15 深圳市比克动力电池有限公司 复合导电剂、锂离子电池极片及锂离子电池

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101752548B (zh) * 2008-12-09 2012-09-26 比亚迪股份有限公司 导电剂分散液和电极浆料和电极与电池及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101104668A (zh) * 2006-07-12 2008-01-16 同济大学 一种功能化碳纳米管的制备方法及其应用
CN101037198A (zh) * 2007-02-09 2007-09-19 浙江大学 一种高水溶性的碳纳米管及其制备方法
CN105110312A (zh) * 2015-08-21 2015-12-02 昆明纳太科技有限公司 碳纳米管石墨复合材料及其制备方法和装置
CN107312328A (zh) * 2017-07-11 2017-11-03 天津工业大学 一种固相剪切制备聚合物接枝碳纳米材料的方法
CN107482222A (zh) * 2017-09-05 2017-12-15 深圳市比克动力电池有限公司 复合导电剂、锂离子电池极片及锂离子电池

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
苯乙烯-马来酸系超分散剂的研究进展;廖银洪等;《合成材料老化与应用》;20150830;第44卷(第4期);第108页左栏第1段-右栏第1段，第109页左栏第1-2段，图1，第109页右栏倒数第1段，第111页右栏第1段 *

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