CN111162278A - 一种碱锰电池用导电剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种碱锰电池用导电剂及其制备方法,其特征在于,所述导电剂由树脂组合物与导电粉末混和均匀而成;其中,树脂组合物成份占20‑100重量份,导电粉末成份占50‑100重量份;所述树脂组合物的材料配方比例按重量份计如下:热塑性橡胶30‑60份,增粘树脂40‑60份,增塑剂4‑10份,抗氧剂及其它助剂0.5‑1份;其中,热塑性橡胶为溶聚丁苯橡胶、苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯共聚物、苯乙烯‑乙烯‑丁烯‑苯乙烯共聚物、苯乙烯‑异戊二烯‑苯乙烯共聚物、苯乙烯‑乙烯‑丙烯‑苯乙烯共聚物或其混合物中的任意一种或几种。本发明使用高分子树脂,可以在使用前预先制成特定的形状,因而不易造成电池使用时短路。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池用导电剂,具体讲是一种碱锰电池用导电剂及其制备方法;属精细化学材料领域。
背景技术
导电剂是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。目前国内碱锰电池用的导电剂仍为通用型导电剂,主要为小颗粒导电炭黑、大颗粒石墨粉、超微细石墨粉、气相生长碳纤维和碳纳米管,导电炭黑的特点是粒径小,比表面积特别大,导电性能特别好,在电池中它可以起到吸液保液的作用。
该导电剂可广泛应用于电器、电信、抗静电、电屏蔽等行业,而在碱锰电池中使用存在如下不足:
1)有的导电剂的涂膜电阻较高,超过300Ω/膜长5.0cm×宽1.5cm×厚60μm,由于内阻高,导致制造的碱锰电池在实际使用时,尤其是大功率放电时,电流低;
2)有的导电剂的涂膜粘附在钢壳上,在碱锰电池制造的过程中,由于粘附力不足,当阴极块推入喷有导电剂的钢壳时,喷膜有时会被推走,导致电池内阻大,大功率放电的电流值低;
3)有的导电剂含有溶剂,一方面溶剂挥发,导致环境污染和损害工人的健康,也不能预先制得,而且,在电池喷涂时,有的导电剂的快干性往往不适中,或者干的太慢,导致喷涂液在钢壳中不能很快固化成膜,同时有流动现象发生,导致喷涂液流到设计位置外,容易造成电池短路;而导电剂在电池喷涂时干得太快,容易导致喷涂液结块堵塞喷嘴;
4)有的导电剂对电池有害的杂质组份含量高,如铁的含量高于1000×10-6。一方面制得的碱锰电池的析气量高,甚至可能胀破电池密封系统,流出导电液腐蚀用电设备;另一方面,制得的碱锰电池的自放电量大,从而导致电池在储存时电性能下降过快。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题和缺陷,本发明的目的在于提供一种适合碱锰电池用的导电剂,其导电粉末含量高、杂质含量低、导电性、粘附性好,方便使用且成本低。
为了实现一方面的上述目的,本发明采用了以下技术方案:
一种碱锰电池用导电剂,所述导电剂由树脂组合物与导电粉末混和均匀而成;其中,树脂组合物成份占20-100重量份,导电粉末成份占50-100重量份;所述树脂组合物的材料配方比例按重量份计如下:
热塑性橡胶30-60份,增粘树脂40-60份,增塑剂4-10份,抗氧剂及其它助剂0.5-1份;
其中,热塑性橡胶为溶聚丁苯橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物或其混合物中的任意一种或几种;
增粘树脂为C5石油树脂、C5/C9石油树脂、氢化C5石油树脂、氢化C5/C9石油树脂、氢化C9石油树脂、氢化萜烯树脂或者其混合物;
增塑剂为液态树脂、低分子量聚异丁烯、加氢环烷油、石蜡油、合成基础油或其混合物;
所述导电粉末为石墨类粉末或炭黑粉末中一种或几种。
优选地,所述石墨粉末与所述炭黑粉末混合使用时,其所述石墨粉末与所述炭黑粉末的混合比例为19∶1~1∶1,所述石墨类粉末的粒径D50<8.0μm;所述炭黑粉末的粒径D50<1.0μm。
优选地,所述石墨类粉末为晶质石墨、隐晶质石墨、人造石墨、膨胀石墨中一种或几种。
优选地,所述树脂组合物和导电粉末中铁的含量均小于20×10-6。
进一步,所述导电剂的导电粉末含量大于50.0%;涂膜电阻小于120Ω/膜长5.0cm×宽1.5cm×厚60μm;用scotch标准胶粘带-3M粘贴粘附保存率大于80.0%;导电剂产品中铁的含量小于20×10-6。
为了实现又一方面的上述目的,本发明采用了以下技术方案:
一种权利要求上述任一项所述的碱锰电池用导电剂的制备方法,包括以下步骤:
A,向反应釜内加入配方量增塑剂、抗氧剂、增粘树脂,边搅拌边升温,边搅拌边升温,转速设定30-50rpm,料温控制在140-160℃,密闭反应釜,抽真空0.5-1.5小时,控制反应压力小于等于-0.09MPa;
B,关闭真空,打开反应釜,待增粘树脂全部熔化后并与增塑剂、抗氧剂混合均匀后,加入热塑性橡胶,升温到150-185℃并保温抽真空搅拌,至热塑性橡胶全部熔化;
C,最后加入导电粉末,高速均质分散至导电粉末分散均匀,反应60-90min后,物料无明显气泡抽出后,加热关闭,停止搅拌,开始准备出料作业。
优选地,通过所述制备方法制备得到的所述导电剂,导电粉末含量大于50.0%;涂膜电阻小于120Ω/膜长5.0cm×宽1.5cm×厚60μm,导电剂产品中铁的含量小于20×10-6。
本发明采用以上技术方案,具有如下优点:
1)本发明利用超微细石墨粉末(或炭黑粉末)所特有的优异导电功能和热塑性橡胶的优异亲和能力的结合,从而得到涂膜电阻小于120Ω/膜长5.0cm×宽1.5cm×厚60μm。该涂膜电阻值达到国际高品质导电剂的涂膜电阻值(小于120Ω/膜长5.0cm×宽1.5cm×厚60μm)。
2)本发明在导电剂与电池钢壳之间的具有优异的粘附性能,达到国际同类高品质导电剂的粘附能力。
3)本发明的导电剂的导电粉末含量可以大于50%甚至更高,属高导电粉末含量的导电剂,并且具有高稳定性,不易发生物理变化和化学变化;易于长途运输、长时间贮存均不会有沉淀分层现象发生。
4)本发明采用的晶质石墨、隐晶质石墨、膨胀石墨,经过预提纯处理,使导电剂中对电池有害杂质含量降至10-6,而铁的含量低于20×10-6,因而有利于将电池析气量和自放电量降到最低程度。
5)本发明使用高分子树脂,不含有溶剂,可以在使用前预先制成特定的形状,因而不会因干得太慢导致导电剂在钢壳中有流动现象发生,也不会流到不该涂的位置而造成电池使用时短路。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明,但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到,本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
本发明中,若非特指,所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域的常规方法。
实施例1
一种碱锰电池用导电剂,所述导电剂由树脂组合物与导电粉末混和均匀而成;其中,树脂组合物成份占50重量份,导电粉末成份占50重量份;所述树脂组合物的材料配方比例按重量份计如下:
热塑性橡胶苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物20份,增塑剂液态树脂5份,增粘树脂氢化C9石油树脂24.5份,抗氧剂N-苯基-α-萘胺0.5份;
所述导电粉末为石墨类粉末和炭黑粉末,石墨类粉末和炭黑粉末的质量比为15:1,石墨类粉末的颗粒中50%的粒径小于10.0μm,炭黑粉末90%的粒径小于1.0μm,在选用的石墨类粉末和炭黑粉末中,铁的质量含量小于20×10-6。
一种碱锰电池用导电剂的制备方法,包括以下步骤:
A,向反应釜内加入配方量增塑剂液态树脂、抗氧剂N-苯基-α-萘胺、增粘树脂氢化C9石油树脂,边搅拌边升温,边搅拌边升温,转速设定30-50rpm,料温控制在140-160℃,密闭反应釜,抽真空0.5-1.5小时,控制反应压力小于等于-0.09MPa;
B,关闭真空,打开反应釜,待增粘树脂氢化C9石油树脂全部熔化后并与增塑剂液态树脂、抗氧剂混合均匀后,加入热塑性橡胶苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物,升温到150-185℃并保温抽真空搅拌,至热塑性橡胶全部熔化;
C,最后加入导电粉末,高速均质分散至导电粉末分散均匀,反应60-90min后,物料无明显气泡抽出后,加热关闭,停止搅拌,开始准备出料作业。
取样检测,实验例1的导电剂产品中,导电粉末含量为50.0%,涂膜电阻为118.6Ω/膜长5.0cm×宽1.5cm×厚60μm,导电剂中铁的含量为8.7×10-6。
实施例2
一种碱锰电池用导电剂,所述导电剂由树脂组合物与导电粉末混和均匀而成;其中,树脂组合物成份占40重量份,导电粉末成份占60重量份;所述树脂组合物的材料配方比例按重量份计如下:
热塑性橡胶苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物14份,热塑性橡胶苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物6份,增塑剂基础油4份,增粘树脂C6/C9石油树脂15.6份,抗氧剂N-苯基-α-萘胺0.4份;
所述导电粉末为石墨类粉末和炭黑粉末,石墨类粉末和炭黑粉末的质量比为10:1,石墨类粉末的颗粒中50%的粒径小于10.0μm,炭黑粉末90%的粒径小于1.0μm,在选用的石墨类粉末和炭黑粉末中,铁的质量含量小于20×10-6。
一种碱锰电池用导电剂的制备方法,包括以下步骤:
A,向反应釜内加入配方量增塑剂基础油、抗氧剂N-苯基-α-萘胺、增粘树脂C6/C9石油树脂,边搅拌边升温,边搅拌边升温,转速设定30-50rpm,料温控制在140-160℃,密闭反应釜,抽真空0.5-1.5小时,控制反应压力小于等于-0.09MPa;
B,关闭真空,打开反应釜,待增粘树脂C6/C9石油树脂全部熔化后并与增塑剂基础油、抗氧剂N-苯基-α-萘胺混合均匀后,加入热塑性橡胶苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物和苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物,升温到150-185℃并保温抽真空搅拌,至热塑性橡胶全部熔化;
C,最后加入导电粉末,高速均质分散至导电粉末分散均匀,反应60-90min后,物料无明显气泡抽出后,加热关闭,停止搅拌,开始准备出料作业。
取样检测,实验例2的导电剂产品中,导电粉末含量为60.0%,涂膜电阻为108.5Ω/膜长5.0cm×宽1.5cm×厚60μm,导电剂中铁的含量为5.4×10-6。
实施例3
一种碱锰电池用导电剂,所述导电剂由树脂组合物与导电粉末混和均匀而成;其中,树脂组合物成份占45重量份,导电粉末成份占55重量份;所述树脂组合物的材料配方比例按重量份计如下:
热塑性橡胶苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物20份,增塑剂液态树脂2份,增塑剂基础油2份,增粘树脂氢化C6石油树脂30.5份,抗氧剂烷基吩噻嗪0.5份;
所述导电粉末为石墨类粉末和炭黑粉末,石墨类粉末和炭黑粉末的质量比为5:1,石墨类粉末的颗粒中50%的粒径小于10.0μm,炭黑粉末90%的粒径小于1.0μm,在选用的石墨类粉末和炭黑粉末中,铁的质量含量小于20×10-6。
一种碱锰电池用导电剂的制备方法,包括以下步骤:
A,向反应釜内加入配方量增塑剂液态树脂、抗氧剂N-苯基-α-萘胺、增粘树脂氢化C9石油树脂,边搅拌边升温,边搅拌边升温,转速设定30-50rpm,料温控制在140-160℃,密闭反应釜,抽真空0.5-1.5小时,控制反应压力小于等于-0.09MPa;
B,关闭真空,打开反应釜,待增粘树脂氢化C9石油树脂全部熔化后并与增塑剂液态树脂、抗氧剂混合均匀后,加入热塑性橡胶苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物,升温到150-185℃并保温抽真空搅拌,至热塑性橡胶全部熔化;
C,最后加入导电粉末,高速均质分散至导电粉末分散均匀,反应60-90min后,物料无明显气泡抽出后,加热关闭,停止搅拌,开始准备出料作业。
取样检测,实验例3的导电剂产品中,导电粉末含量为50.0%,涂膜电阻为109.5Ω/膜长5.0cm×宽1.5cm×厚60μm,导电剂中铁的含量为5.2×10-6。
实施例4
一种碱锰电池用导电剂,所述导电剂由树脂组合物与导电粉末混和均匀而成;其中,树脂组合物成份占35重量份,导电粉末成份占65重量份;所述树脂组合物的材料配方比例按重量份计如下:
热塑性橡胶苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物14份,增塑剂基础油2份,增粘树脂氢化C9石油树脂12.4份,增粘树脂C9石油树脂6.2份,抗氧剂烷基吩噻嗪0.4份;
所述导电粉末为石墨类粉末和炭黑粉末,石墨类粉末和炭黑粉末的质量比为5:1,石墨类粉末的颗粒中50%的粒径小于10.0μm,炭黑粉末90%的粒径小于1.0μm,在选用的石墨类粉末和炭黑粉末中,铁的质量含量小于20×10-6。
一种碱锰电池用导电剂的制备方法,包括以下步骤:
A,向反应釜内加入配方量增塑剂基础油、抗氧剂烷基吩噻嗪、增粘树脂氢化C9石油树脂和氢化C9石油树脂,边搅拌边升温,边搅拌边升温,转速设定30-50rpm,料温控制在140-160℃,密闭反应釜,抽真空0.5-1.5小时,控制反应压力小于等于-0.09MPa;
B,关闭真空,打开反应釜,待增粘树脂氢化C9石油树脂和C9石油树脂全部熔化后并与增塑剂基础油、抗氧剂混合均匀后,加入热塑性橡胶苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物,升温到150-185℃并保温抽真空搅拌,至热塑性橡胶全部熔化;
C,最后加入导电粉末,高速均质分散至导电粉末分散均匀,反应60-90min后,物料无明显气泡抽出后,加热关闭,停止搅拌,开始准备出料作业。
取样检测,实验例4的导电剂产品中,导电粉末含量为50.0%,涂膜电阻为102.8Ω/膜长5.0cm×宽1.5cm×厚60μm,导电剂中铁的含量为5.3×10-6。
以上所述,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种碱锰电池用导电剂,其特征在于,所述导电剂由树脂组合物与导电粉末混和均匀而成;其中,树脂组合物成份占20-100重量份,导电粉末成份占50-100重量份;所述树脂组合物的材料配方比例按重量份计如下:
热塑性橡胶30-60份,增粘树脂40-60份,增塑剂4-10份,抗氧剂及其它助剂0.5-1份;
其中,热塑性橡胶为溶聚丁苯橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物或其混合物中的任意一种或几种;
增粘树脂为C5石油树脂、C5/C9石油树脂、氢化C5石油树脂、氢化C5/C9石油树脂、氢化C9石油树脂、氢化萜烯树脂或者其混合物;
增塑剂为液态树脂、低分子量聚异丁烯、加氢环烷油、石蜡油、合成基础油或其混合物;
所述导电粉末为石墨类粉末或炭黑粉末中一种或几种。
2.根据权利要求1所述的碱锰电池用导电剂,其特征在于,所述石墨粉末与所述炭黑粉末混合使用时,其所述石墨粉末与所述炭黑粉末的混合比例为19∶1~1∶1,所述石墨类粉末的粒径D50<8.0μm;所述炭黑粉末的粒径D50<1.0μm。
3.根据权利要求1所述的碱锰电池用导电剂,其特征在于,所述石墨类粉末为晶质石墨、隐晶质石墨、人造石墨、膨胀石墨中一种或几种。
4.根据权利要求1所述的碱锰电池用导电剂,其特征在于,所述树脂组合物和导电粉末中铁的含量均小于20×10-6。
5.根据权利要求1-4任一项所述的碱锰电池用导电剂,其特征在于,所述导电剂的导电粉末含量大于50.0%;涂膜电阻小于120Ω/膜长5.0cm×宽1.5cm×厚60μm,导电剂产品中铁的含量小于20×10-6。
6.一种权利要求1-5任一项所述的碱锰电池用导电剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
A,向反应釜内加入配方量增塑剂、抗氧剂、增粘树脂,边搅拌边升温,边搅拌边升温,转速设定30-50rpm,料温控制在140-160℃,密闭反应釜,抽真空0.5-1.5小时,控制反应压力小于等于-0.09MPa;
B,关闭真空,打开反应釜,待增粘树脂全部熔化后并与增塑剂、抗氧剂混合均匀后,加入热塑性橡胶,升温到150-185℃并保温抽真空搅拌,至热塑性橡胶全部熔化;
C,最后加入导电粉末,高速均质分散至导电粉末分散均匀,反应60-90min后,物料无明显气泡抽出后,加热关闭,停止搅拌,开始准备出料作业。
7.根据权利要求6所述碱锰电池用导电剂的制备方法,其特征在于,通过所述生产方法制备得到的所述导电剂,导电粉末含量大于50.0%;涂膜电阻小于120Ω/膜长5.0cm×宽1.5cm×厚60μm,导电剂产品中铁的含量小于20×10-6。
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PB01 | Publication | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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