CN113471438B - 三元复合导电胶及其制备方法、浆料以及锂电池 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种三元复合导电胶及其制备方法、浆料以及锂电池。上述的三元复合导电胶包括如下组份：粘结剂、溶剂和导电剂，导电剂包括导电球形节点物质、导电纤维过渡物质和导电管状传导物质。上述的三元复合导电胶具有较高的导电性和较好的分散性。

Description

三元复合导电胶及其制备方法、浆料以及锂电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种三元复合导电胶及其制备方法、浆料以及锂电池。
背景技术
导电剂作为电池浆料的重要组成部分，在锂离子电池的正、负极之间起着辅助电子移动而实现锂离子嵌脱的作用，导电剂对电池的能量密度、电池倍率和循环效率等存在至关重要的作用。因此，选择合适的导电剂是获得高能量密度、长循环寿命和高电池倍率的锂电池的关键。
目前锂离子电池中使用导电剂的主要问题有：(1)导电剂的颗粒较小(一般为几十纳米)，造成其分散性不好，分散工艺繁杂，一般除了要使用机械的操作外还要注意其分散的程序(如：分次、分量加入的专用分散剂、导电剂等的顺序问题)；(2)导电剂的导电性不够高，目前，通常是通过增加导电剂中的金属粉含量来提高其导电性能。然而，增加金属粉的含量不仅会造成成本的显著增加，并且会降低导电剂的力学性能，不利于导电剂的应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种具有较好的分散性和较高的导电性的三元复合导电胶及其制备方法、浆料以及锂电池。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种三元复合导电胶，包括如下组份：
粘结剂；
溶剂；
导电剂，所述导电剂包括导电球形节点物质、导电纤维过渡物质和导电管状传导物质。
在其中一个实施例中，所述三元复合导电胶包括如下质量份的各组份：
Figure BDA0003139576840000021
在其中一个实施例中，所述导电球形节点物质为球形炭黑。
在其中一个实施例中，所述导电球形节点物质为炉黑、乙炔黑和科琴黑中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述导电纤维过渡物质为碳纤维。
在其中一个实施例中，所述导电管状传导物质为碳纳米管。
在其中一个实施例中，所述导电管状传导物质为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的至少一种。
一种三元复合导电胶的制备方法，用于制备上述任一实施例所述的三元复合导电胶，所述三元复合导电胶的制备方法包括如下步骤：
对粘结剂和溶剂进行第一混合操作，得到含胶溶剂；
将导电管状传导物质加入所述含胶溶剂中进行第二混合处理；
将导电纤维过渡物质加入第二混合处理后的所述含胶溶剂中进行第三混合处理；
将导电球形节点物质加入第三混合处理后的所述含胶溶剂中进行第四混合处理。
一种浆料，包括相混合的活性物质和采用上述任一实施例所述的三元复合导电胶的制备方法制备得到的所述三元复合导电胶。
一种电池，包括上述任一实施例所述的浆料。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
本发明三元复合导电胶中，导电管状传导物质的外形呈管状，即导电管状传导物质为管状结构的导电物质，管状结构的导电物质具有较好的电子传导能力，能够加快电子的传导速度，但是，若管状结构的导电物质的用量较大时，管状结构的导电物质容易发生团聚而影响锂电池浆料的导电性能和锂电池的能量密度；若管状结构的导电物质的用量较小时，含有三元复合导电胶的浆料中传导的电子与嵌入浆料中的锂离子的接触点较少而降低了含有三元复合导电胶的浆料的导电性能，进而使得导电管状传导物质分别与导电球形节点物质和导电纤维过渡物质复配使用以减少管状结构的导电物质的用量，并增加含有三元复合导电胶的浆料中传导的电子与嵌入浆料中的锂离子的接触点，其中，导电球形节点物质的外形呈球状，即导电球形节点物质为球状结构的导电物质，如此增加了导电物质的分布稠密程度，为嵌入含有三元复合导电胶的浆料中的锂离子提供了更多地电子传导接触点，而导电纤维过渡物质的外形呈纤维状，即导电纤维过渡物质为纤维状结构的导电物质，纤维状结构的导电物质较柔软，能够较好地对管状结构的导电物质和导电球形节点物质起到了连接作用，进而既实现了含有三元复合导电胶的浆料中电子的快速传导，又提高了含有三元复合导电胶的浆料中嵌入的锂离子的脱嵌能力，即采用导电球形节点物质、导电纤维过渡物质和导电管状传导物质进行复配使用，有效地提高了三元复合导电胶的导电性能。此外，采用粘结剂和溶剂对导电剂进行分散，其中，溶剂为导电剂提供了足够的分散空间，而粘结剂提高了溶剂的粘稠度，避免了导电剂在溶剂中分散后进一步发生沉降而降低了导电剂的分散性的问题，有效地提高了导电剂的分散稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明一实施方式的三元复合导电胶的制备方法的步骤流程图；
图2为实施例4的锂电池在不同放电倍率下的放电曲线。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请提供一种三元复合导电胶。上述的三元复合导电胶包括如下组份：粘结剂、溶剂和导电剂，导电剂包括导电球形节点物质、导电纤维过渡物质和导电管状传导物质。
上述的三元复合导电胶中，导电管状传导物质的外形呈管状，即导电管状传导物质为管状结构的导电物质，管状结构的导电物质具有较好的电子传导能力，能够加快电子的传导速度，但是，若管状结构的导电物质的用量较大时，管状结构的导电物质容易发生团聚而影响锂电池浆料的导电性能和锂电池的能量密度；若管状结构的导电物质的用量较小时，含有三元复合导电胶的浆料中传导的电子与嵌入浆料中的锂离子的接触点较少而降低了含有三元复合导电胶的浆料的导电性能，进而使得导电管状传导物质分别与导电球形节点物质和导电纤维过渡物质复配使用以减少管状结构的导电物质的用量，并增加含有三元复合导电胶的浆料中传导的电子与嵌入浆料中的锂离子的接触点，其中，导电球形节点物质的外形呈球状，即导电球形节点物质为球状结构的导电物质，如此增加了导电物质的分布稠密程度，为嵌入含有三元复合导电胶的浆料中的锂离子提供了更多地电子传导接触点，而导电纤维过渡物质的外形呈纤维状，即导电纤维过渡物质为纤维状结构的导电物质，纤维状结构的导电物质较柔软，能够较好地对管状结构的导电物质和导电球形节点物质起到了连接作用，进而既实现了含有三元复合导电胶的浆料中电子的快速传导，又提高了含有三元复合导电胶的浆料中嵌入的锂离子的脱嵌能力，即采用导电球形节点物质、导电纤维过渡物质和导电管状传导物质进行复配使用，有效地提高了三元复合导电胶的导电性能。此外，采用粘结剂和溶剂对导电剂进行分散，其中，溶剂为导电剂提供了足够的分散空间，而粘结剂提高了溶剂的粘稠度，避免了导电剂在溶剂中分散后进一步发生沉降而降低了导电剂的分散性的问题，有效地提高了导电剂的分散稳定性。
需要说明的是，由于导电管状传导物质的外形呈管状，即导电管状传导物质为管状结构的导电物质，管状结构的导电物质具有较好的电子传导能力，能够加快电子的传导速度，因此，本申请三元复合导电胶中，为了提高三元复合导电胶的导电能力而选定导电剂为导电管状传导物质，但导电管状传导物质的管状外形使得导电管状传导物质不易分散且容易发生团聚，使得导电管状传导物质的使用具有使用量的限制。然而，若导电管状传导物质的使用量较少时，导电管状传导物质的管状外形使得导电管状传导物质于浆料中分布较稀疏，无法为嵌入浆料中的锂离子提供了更多地电子传导接触点，导致浆料中嵌入的锂离子的脱嵌能力较差，进而影响了浆料的导电性能和锂电池的循环性能；此外，若采用向导电剂中的增加分散剂的方法而实现提高导电管状传导物质的使用量，则分散剂的使用会降低浆料中活性物质的含量，进而降低了锂电池的能量密度，并且分散剂的使用会增加锂电池的副反应的发生，进而影响锂电池的使用安全性。基于上述的问题，本申请的三元复合导电胶中，使得导电管状传导物质、导电球形节点物质和导电纤维过渡物质复配使用，不但使得导电管状传导物质、导电球形节点物质和导电纤维过渡物质各自分别对三元复合导电胶的性能进行提升，而且还整体复配对三元复合导电胶的性能进行提升，其中，导电球形节点物质的外形呈球状，即导电球形节点物质为球状结构的导电物质，球状结构的导电物质增加了导电物质的分布稠密程度，为嵌入含有三元复合导电胶的浆料中的锂离子提供了更多地电子传导接触点，而导电纤维过渡物质的外形呈纤维状，即导电纤维过渡物质为纤维状结构的导电物质，纤维状结构的导电物质较柔软，能够较好地对管状结构的导电物质和导电球形节点物质起到了连接作用，进而既实现了含有三元复合导电胶的浆料中电子的快速传导，又提高了含有三元复合导电胶的浆料中嵌入的锂离子的脱嵌能力，即采用导电球形节点物质、导电纤维过渡物质和导电管状传导物质进行复配使用，有效地提高了三元复合导电胶的导电性能。
还需要说明的是，由于只有相互接触的导电物质才能实现电子的传导，若只使用导电球形节点物质实现电子的传导，需要确保导电球形节点物质的使用量较大，并且通过相连导电球形节点物质实现电子的传导存在迂回传导的现象，进而使得锂电池的能量密度较低，以及使得浆料的导电性较差。
还需要说明的是，导电纤维过渡物质的外形呈纤维状，即导电纤维过渡物质为纤维状结构的导电物质，导电纤维过渡物质的纤维状外形使得导电纤维过渡物质不易分散且容易发生团聚，使得导电纤维过渡物质的使用具有使用量的限制。若导电纤维过渡物质使用量较少时，导电纤维过渡物质的纤维状外形使得导电管状传导物质于浆料中分布较稀疏，无法为嵌入浆料中的锂离子提供了更多地电子传导接触点，导致浆料中嵌入的锂离子的脱嵌能力较差，进而影响了浆料的导电性能和锂电池的循环性能，此外，若采用向导电剂中的增加分散剂的方法而实现提高导电纤维过渡物质的使用量，则分散剂的使用会降低浆料中活性物质的含量，进而降低了锂电池的能量密度，并且分散剂的使用会增加锂电池的副反应的发生，进而影响锂电池的使用安全性。
还需要进一步进行说明的是，若使得导电管状传导物质和导电球形节点物质复合使用，则导电管状传导物质和导电球形节点物质在使用量较少的情况下导电管状传导物质无法形成紧密三维网状结构而与导电球形节点物充分接触，进而使得导电剂的导电性能较差。
还需要进一步进行说明的是，若使得导电纤维过渡物质和导电球形节点物质复合使用，则导电剂的导电能力较导电管状传导物质和导电球形节点物质复配使用的导电能力差，使得导电剂的导电能力较差。
在其中一个实施例中，三元复合导电胶包括如下质量份的各组份：粘结剂4份～8份；溶剂85份～96份；导电球形节点物质0.5份～3份；导电纤维过渡物质0.1份～2份；导电管状传导物质0.03份～1.5份。可以理解，本申请的三元复合导电胶与活性物质混合均匀后直接形成锂电池的浆料，本申请三元复合导电胶中，由于导电管状传导物质具有较好的电子传导能力，能够加快电子的传导速度，而导电球形节点物质的外形呈球状，即导电球形节点物质为球状结构的导电物质，球状结构的导电物质增加了导电物质的分布稠密程度，为嵌入含有三元复合导电胶的浆料中的锂离子提供了更多地电子传导接触点，而导电纤维过渡物质的外形呈纤维状，即导电纤维过渡物质为纤维状结构的导电物质，纤维状结构的导电物质较柔软，较好地对管状结构的导电物质和导电球形节点物质起到了连接作用，进而使得在减少了导电剂的总量的情况下，即使得导电剂的导电球形节点物质的质量份为0.5份～3份；导电纤维过渡物质的质量份为0.1份～2份和导电管状传导物质的质量份为0.03份～1.5份，占含有三元复合导电胶的浆料的百分比为0.63％～6.5％的情况下，实现了导电剂的电子的快速传导和实现了含有三元复合导电胶的浆料中嵌入的锂离子的脱嵌能力的提高，此外，导电剂的使用量的减少使得含有三元复合导电胶的浆料中活性物质的含量提高，进而提高了锂电池的能量密度和高功率充放电性能。
在其中一个实施例中，粘结剂为聚偏氟乙烯、聚丙烯酸酯和丁笨橡胶中的至少一种。可以理解，聚偏氟乙烯、丙烯酸酯和丁笨橡胶均具有较好的胶黏性，有效地提高了溶剂的的粘稠度，避免了导电剂在溶剂中分散后进一步发生沉降而降低了导电剂的分散性的问题，有效地提高了导电剂的分散稳定性。
在其中一个实施例中，粘结剂包括丁笨橡胶和聚丙烯酸酯。可以理解，由于丁苯橡胶能有效提高三元复合导电剂的耐高温和耐老化性能，并且丁笨橡胶的链较长，更加有利于提高三元复合导电胶的导电剂的分散稳定性，但丁苯橡胶的阻抗较大，因此，加入具有阻抗较小的丙烯酸酯与丁苯橡胶进行交联，减轻了粘结剂加入后三元复合导电胶的阻抗增大，进而导致三元复合导电胶的导电性能降低的问题，并且进一步提高了三元复合导电胶的导电剂的分散稳定性。此外，丙烯酸酯能有效提高三元复合导电剂的耐低温性能。
在其中一个实施例中，丁笨橡胶和聚丙烯酸酯的质量比为0.3～0.65，更好地减轻了粘结剂加入后三元复合导电胶的阻抗增大，进而导致三元复合导电胶的导电性能降低的问题，并且更好地提高了三元复合导电胶的导电剂的分散稳定性。
在其中一个实施例中，溶剂为有机溶剂或水。可以理解，有机溶剂或水配合粘结剂使用均能较好地确保导电剂的分散稳定性。
在其中一个实施例中，导电球形节点物质为球形炭黑。可以理解，球形炭黑具有较大的比表面积，有利于电解液的吸附，并且球形炭黑的使用增加了单元复合导电胶中导电物质的分布稠密程度，为嵌入含有三元复合导电胶的浆料中的锂离子提供了更多地电子传导接触点，提高了含有三元复合导电胶的浆料中嵌入的锂离子的脱嵌能力，进而提高了锂电池的循环性能和充放电倍率性能。
在其中一个实施例中，导电球形节点物质为炉黑、乙炔黑和科琴黑中的至少一种。可以理解，炉黑、乙炔黑和科琴黑均能为嵌入含有三元复合导电胶的浆料中的锂离子提供了更多地电子传导接触点，提高了含有三元复合导电胶的浆料中嵌入的锂离子的脱嵌能力，进而提高了锂电池的循环性能和高倍率放电性能。
在其中一个实施例中，导电纤维过渡物质为碳纤维。可以理解，碳纤维的纤维状结构有助于形成导电网络而将导电管状传导物质和导电球形节点物质连接起来，形成一个电子快速传导和锂离子快速脱嵌的体系，有效地增加了锂电池的循环性能和高倍率放电性能。
在其中一个实施例中，导电管状传导物质为碳纳米管。可以理解，碳纳米管内部中空，呈长柱状，使得三元复合导电胶具有较好的导电能力和导电速度，并且能有效提高三元复合材料的韧性，进而提高了锂电池中浆料的剥脱强度，提高了电池的循环性能。
在其中一个实施例中，导电管状传导物质为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的至少一种。可以理解，单壁碳纳米管和多壁碳纳米管均能使得三元复合导电胶具有较好的导电能力和导电速度，并且能有效提高三元复合材料的韧性，进而提高了锂电池中浆料的剥脱强度，提高了电池的循环性能。
本申请还提供一种三元复合导电胶的制备方法。上述的用于三元复合导电胶的制备方法制备上述任一实施例所述的三元复合导电胶。三元复合导电胶的制备方法包括如下步骤：对粘结剂和溶剂进行第一混合操作，得到含胶溶剂；将导电管状传导物质加入含胶溶剂中进行第二混合处理；将导电纤维过渡物质加入第二混合处理后的含胶溶剂中进行第三混合处理；将导电球形节点物质加入第三混合处理后的含胶溶剂中进行第四混合处理。
上述的三元复合导电胶的制备方法中，先将粘结剂和溶剂进行混合，降低了胶粘剂的分散难度和提高了粘结剂的分散均匀性，并且降低了导电剂分散过程中的分散强度，即在导电剂在溶剂中形成稳定体系后即可停止高速搅拌混合，避免了在未将粘结剂加入至溶剂之前，均需要对溶剂进行高速搅拌，以确保导电剂中的导电管状传导物质、导电球形节点物质和导电纤维过渡物质不产生沉降聚集的问题，进而降低了三元复合导电胶的制备成本。接着，将导电管状传导物质加入至含胶溶剂中进行分散以初步形成网状三维结构，再将导电纤维过渡物质加入至含有导电管状传导物质的含胶溶剂中进一步对三维网状结构进行完善，有效地提高了三维网状结构的连接紧密性，以及再将导电球形节点物质加入至含有导电管状传导物质和导电纤维过渡物质的含胶溶剂中，有利于导电球形节点物质对完善后的三维网状结构进行填充，有效地提高了导电剂的分布稠密程度，进而提高了三元符合导电胶的导电性能。
请参阅图1，为了更好地理解本申请的三元复合导电胶的制备方法，以下对本申请的三元复合导电胶的制备方法作进一步的解释说明，一实施方式的三元复合导电胶的制备方法包括如下步骤：
S100、对粘结剂和溶剂进行第一混合操作，得到含胶溶剂。可以理解，若先将导电剂与溶剂分散均匀后，再加入粘结剂对导电剂进行增稠分散，则在未将粘结剂加入至溶剂之前，均需要对溶剂进行高速搅拌，以确保导电剂中的导电管状传导物质、导电球形节点物质和导电纤维过渡物质不产生沉降聚集，并且在将粘结剂加入到含有导电剂的溶剂中，导电剂对粘结剂具有一定的吸附作用，增加了粘结剂的分散难度，进而降低了三元复合导电胶的分散均匀性，因此，在本申请三元复合导电胶中，先将粘结剂和溶剂进行混合，降低了胶粘剂的分散难度和提高了粘结剂的分散均匀性，并且降低了导电剂分散过程中的分散强度，即在导电剂在溶剂中形成稳定体系后即可停止高速搅拌混合，避免了在未将粘结剂加入至溶剂之前，均需要对溶剂进行高速搅拌，以确保导电剂中的导电管状传导物质、导电球形节点物质和导电纤维过渡物质不产生沉降聚集的问题，进而降低了三元复合导电胶的制备成本。
S200、将导电管状传导物质加入含胶溶剂中进行第二混合处理。可以理解，由于导电管状传导物质的为管状线性结构物质，较导电球形节点物质和导电纤维过渡物质容易发生于团聚，因此，先将导电管状传导物质加入至含胶溶剂中进行分散以初步形成网状三维结构。还可以理解，若先将导电纤维过渡物质加入至含胶溶剂中，导电纤维过渡物质先形成三维网状结构，由于分子间的干扰，使得导电管状传导物质较难进入导电纤维过渡物质形成的三维网状结构内，进而降低了导电物质的分散均匀性，进而影响了三元复合导电胶的导电性能。
S300、将导电纤维过渡物质加入第二混合处理后的含胶溶剂中进行第三混合处理。可以理解，由于导电纤维过渡物质呈纤维状结构，纤维状结构的导电物质较柔软，将导电纤维过渡物质加入至含有导电管状传导物质的含胶溶剂中，导电纤维过渡物质能够进入导电管状传导物质形成的三维网状结构中进一步对三维网状结构进行完善，提高了三维网状结构的连接紧密性，进而提高了三元复合导电胶的导电性能。
S400、将导电球形节点物质加入第三混合处理后的含胶溶剂中进行第四混合处理。可以理解，由于导电球形节点物质较导电管状传导物质和导电纤维过渡物质的分散难度低，因此，最后将导电球形节点物质加入至含有导电管状传导物质和导电纤维过渡物质的含胶溶剂中，降低了三元复合导电胶中导电剂的分散难度，并且最后将导电球形节点物质加入至含有导电管状传导物质和导电纤维过渡物质的含胶溶剂中，有利于导电球形节点物质对完善后的三维网状结构进行填充，有效地提高了导电剂的分布稠密程度，进而提高了三元符合导电胶的导电性能。
上述的三元复合导电胶的制备方法中，先将粘结剂和溶剂进行混合，降低了胶粘剂的分散难度和提高了粘结剂的分散均匀性，并且降低了导电剂分散过程中的分散强度，即在导电剂在溶剂中形成稳定体系后即可停止高速搅拌混合，避免了在未将粘结剂加入至溶剂之前，均需要对溶剂进行高速搅拌，以确保导电剂中的导电管状传导物质、导电球形节点物质和导电纤维过渡物质不产生沉降聚集的问题，进而降低了三元复合导电胶的制备成本。接着，将导电管状传导物质加入至含胶溶剂中进行分散以初步形成网状三维结构，再将导电纤维过渡物质加入至含有导电管状传导物质的含胶溶剂中进一步对三维网状结构进行完善，有效地提高了三维网状结构的连接紧密性，以及再将导电球形节点物质加入至含有导电管状传导物质和导电纤维过渡物质的含胶溶剂中，有利于导电球形节点物质对完善后的三维网状结构进行填充，有效地提高了导电剂的分布稠密程度，进而提高了三元符合导电胶的导电性能。
在其中一个实施例中，在搅拌速度大于350r/min的条件下，对粘结剂和溶剂进行第一混合操作，确保了粘结剂和溶剂的混合均匀性。
在其中一个实施例中，在搅拌速度大于350r/min的条件下，将导电管状传导物质加入含胶溶剂中进行第二混合处理，确保了导电管状传导物质与含胶溶剂中的混合均匀性。
在其中一个实施例中，在搅拌速度大于350r/min的条件下，将导电纤维过渡物质加入第二混合处理后的含胶溶剂中进行第三混合处理，确保了导电纤维过渡物质与含胶溶剂中的混合均匀性。
在其中一个实施例中，在搅拌速度大于350r/min的条件下，将导电球形节点物质加入第三混合处理后的含胶溶剂中进行第四混合处理，确保了导电球形节点物质与含胶溶剂中的混合均匀性。
本申请还提供一种浆料。上述的浆料包括相混合的活性物质和采用上述任一实施例所述的三元复合导电胶的制备方法制备得到的三元复合导电胶。三元复合导电胶的制备方法包括如下步骤：对粘结剂和溶剂进行第一混合操作，得到含胶溶剂；将导电管状传导物质加入含胶溶剂中进行第二混合处理；将导电纤维过渡物质加入第二混合处理后的含胶溶剂中进行第三混合处理；将导电球形节点物质加入第三混合处理后的含胶溶剂中进行第四混合处理。
上述的浆料中，使用了三元复合导电胶的制备方法制备得到的三元复合导电胶，三元复合导电胶中的管状结构的导电物质具有较好的电子传导能力，能够加快电子的传导速度，并使得导电管状传导物质、导电球形节点物质和导电纤维过渡物质复配使用，不但使得导电管状传导物质、导电球形节点物质和导电纤维过渡物质各自分别对浆料的性能进行提升，而且还整体复配对浆料的性能进行提升，其中，导电球形节点物质增加了导电物质的分布稠密程度，为嵌入浆料中的锂离子提供了更多地电子传导接触点，而导电纤维过渡物质较柔软，较好地对管状结构的导电物质和导电球形节点物质起到了连接作用，进而既实现了浆料中电子的快速传导，又提高了浆料中嵌入的锂离子的脱嵌能力，即采用导电球形节点物质、导电纤维过渡物质和导电管状传导物质进行复配使用，有效地提高了浆料的导电性能。
本申请还提供一种电池，包括上述任一实施例所述的浆料。上述的浆料包括相混合的活性物质和上述任一实施例所述的三元复合导电胶的制备方法制备得到的三元复合导电胶。三元复合导电胶的制备方法包括如下步骤：对粘结剂和溶剂进行第一混合操作，得到含胶溶剂；将导电管状传导物质加入含胶溶剂中进行第二混合处理；将导电纤维过渡物质加入第二混合处理后的含胶溶剂中进行第三混合处理；将导电球形节点物质加入第三混合处理后的含胶溶剂中进行第四混合处理。
上述的电池中，使用了含有三元复合导电胶的制备方法制备得到的三元复合导电胶的浆料，而浆料中的三元复合导电胶的导电剂的使用，有效提高了浆料的导电性能，进而提高了电池的高倍率放电性能和循环性能。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
本发明三元复合导电胶中，导电管状传导物质的外形呈管状，即导电管状传导物质为管状结构的导电物质，管状结构的导电物质具有较好的电子传导能力，能够加快电子的传导速度，但是，若管状结构的导电物质的用量较大时，管状结构的导电物质容易发生团聚而影响锂电池浆料的导电性能和锂电池的能量密度；若管状结构的导电物质的用量较小时，含有三元复合导电胶的浆料中传导的电子与嵌入浆料中的锂离子的接触点较少而降低了含有三元复合导电胶的浆料的导电性能，进而使得导电管状传导物质分别与导电球形节点物质和导电纤维过渡物质复配使用以减少管状结构的导电物质的用量，并增加含有三元复合导电胶的浆料中传导的电子与嵌入浆料中的锂离子的接触点，其中，导电球形节点物质的外形呈球状，即导电球形节点物质为球状结构的导电物质，如此增加了导电物质的分布稠密程度，为嵌入含有三元复合导电胶的浆料中的锂离子提供了更多地电子传导接触点，而导电纤维过渡物质的外形呈纤维状，即导电纤维过渡物质为纤维状结构的导电物质，纤维状结构的导电物质较柔软，能够较好地对管状结构的导电物质和导电球形节点物质起到了连接作用，进而既实现了含有三元复合导电胶的浆料中电子的快速传导，又提高了含有三元复合导电胶的浆料中嵌入的锂离子的脱嵌能力，即采用导电球形节点物质、导电纤维过渡物质和导电管状传导物质进行复配使用，有效地提高了三元复合导电胶的导电性能。此外，采用粘结剂和溶剂对导电剂进行分散，其中，溶剂为导电剂提供了足够的分散空间，而粘结剂提高了溶剂的粘稠度，避免了导电剂在溶剂中分散后进一步发生沉降而降低了导电剂的分散性的问题，有效地提高了导电剂的分散稳定性。
以下列举一些具体实施例，若提到％，均表示按重量百分比计。需注意的是，下列实施例并没有穷举所有可能的情况，并且下述实施例中所用的材料如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
对4kg聚偏氟乙烯和85kg水进行混合，搅拌速度为350r/min；
将0.5kg炉黑加入聚偏氟乙烯和水的混合溶剂中进行混合，搅拌速度为350r/min；
将0.1kg碳纤维加入聚偏氟乙烯和水的混合溶剂中进行混合，搅拌速度为350r/min；
将0.03kg单壁碳纳米管加入聚偏氟乙烯和水的混合溶剂中进行混合，搅拌速度为350r/min，得到三元复合导电胶；
称量6kg三元复合导电胶，放入10L的双行星搅拌缸中，第一次加入3.5kg钴酸锂进行混合，公转125HZ，自转3700RPM，时间60min。第二次加入3.5kg钴酸锂进行混合，公转120HZ，自转6000RPM，时间150min。然后将钴酸锂和三元复合导电胶的混合物用200目的筛网过滤后进行正极片涂布，制成正极极片；
称量4kg三元复合导电胶，放入10L的的双行星搅拌缸中，加入3.8kg人造石墨进行混合，公转125HZ，自转5000RPM,时间180min。然后将人造石墨和三元复合导电胶的混合物用200目的筛网过滤后进行负极片涂布，制成负极极片；
把正极片、负极片、隔膜、电解液组装成电池，经过化成分容后制作成锂电池。
实施例2
对6kg聚丙烯酸酯和90kgN-甲基吡咯烷酮进行混合，搅拌速度为350r/min；
将2kg炉黑加入聚偏氟乙烯和水的混合溶剂中进行混合，搅拌速度为350r/min；
将1kg碳纤维加入聚偏氟乙烯和水的混合溶剂中进行混合，搅拌速度为350r/min；
将0.8kg单壁碳纳米管加入聚偏氟乙烯和水的混合溶剂中进行混合，搅拌速度为350r/min，得到三元复合导电胶；
称量6kg三元复合导电胶，放入10L的双行星搅拌缸中，第一次加入3.5kg钴酸锂进行混合，公转125HZ，自转3700RPM，时间60min。第二次加入3.5kg钴酸锂进行混合，公转120HZ，自转6000RPM，时间150min。然后将钴酸锂和三元复合导电胶的混合物用200目的筛网过滤后进行正极片涂布，制成正极极片；
称量4kg三元复合导电胶，放入10L的的双行星搅拌缸中，加入3.8kg人造石墨进行混合，公转125HZ，自转5000RPM,时间180min。然后将人造石墨和三元复合导电胶的混合物用200目的筛网过滤后进行负极片涂布，制成负极极片；
把正极片、负极片、隔膜、电解液组装成电池，经过化成分容后制作成锂电池。
实施例3
对8kg丁苯橡胶和96kg水进行混合，搅拌速度为350r/min；
将3kg炉黑加入聚偏氟乙烯和水的混合溶剂中进行混合，搅拌速度为350r/min；
将2kg碳纤维加入聚偏氟乙烯和水的混合溶剂中进行混合，搅拌速度为350r/min；
将1.5kg单壁碳纳米管加入聚偏氟乙烯和水的混合溶剂中进行混合，搅拌速度为350r/min，得到三元复合导电胶；
称量6kg三元复合导电胶，放入10L的双行星搅拌缸中，第一次加入3.5kg钴酸锂进行混合，公转125HZ，自转3700RPM，时间60min。第二次加入3.5kg钴酸锂进行混合，公转120HZ，自转6000RPM，时间150min。然后将钴酸锂和三元复合导电胶的混合物用200目的筛网过滤后进行正极片涂布，制成正极极片；
称量4kg三元复合导电胶，放入10L的的双行星搅拌缸中，加入3.8kg人造石墨进行混合，公转125HZ，自转5000RPM,时间180min。然后将人造石墨和三元复合导电胶的混合物用200目的筛网过滤后进行负极片涂布，制成负极极片；
把正极片、负极片、隔膜、电解液组装成电池，经过化成分容后制作成锂电池。
实施例4
正极用固体含量为4.55％wt三元复合导电胶：
对1.05kg聚丙烯酸酯、0.45kg丁苯橡胶和95.5kgN-甲基吡咯烷酮进行混合，搅拌速度为350r/min；
将2.5kg炉黑加入聚偏氟乙烯和水的混合溶剂中进行混合，搅拌速度为350r/min；
将0.5kg碳纤维加入聚偏氟乙烯和水的混合溶剂中进行混合，搅拌速度为350r/min；
将0.05kg单壁碳纳米管加入聚偏氟乙烯和水的混合溶剂中进行混合，搅拌速度为350r/min，得到三元复合导电胶；
负极用固体含量为5％wt三元复合导电胶：
对1.5kg聚丙烯酸酯、1kg丁苯橡胶和95kg水进行混合，搅拌速度为350r/min；
将2kg炉黑加入聚偏氟乙烯和水的混合溶剂中进行混合，搅拌速度为350r/min；
将0.47kg碳纤维加入聚偏氟乙烯和水的混合溶剂中进行混合，搅拌速度为350r/min；
将0.03kg单壁碳纳米管加入聚偏氟乙烯和水的混合溶剂中进行混合，搅拌速度为350r/min，得到三元复合导电胶；
称量6kg固体含量为4.55％wt三元复合导电胶，放入10L的双行星搅拌缸中，第一次加入3.5kg钴酸锂进行混合，公转125HZ，自转3700RPM，时间60min。第二次加入3.5kg钴酸锂进行混合，公转120HZ，自转6000RPM，时间150min。然后将钴酸锂和三元复合导电胶的混合物用200目的筛网过滤后进行正极片涂布，制成正极极片；
称量4kg固体含量为5％wt三元复合导电胶，放入10L的的双行星搅拌缸中，加入3.8kg人造石墨进行混合，公转125HZ，自转5000RPM,时间180min。然后将人造石墨和三元复合导电胶的混合物用200目的筛网过滤后进行负极片涂布，制成负极极片；
把正极片、负极片、隔膜、电解液组装成电池，经过化成分容后制作成锂电池。
以下对实施例1～4的锂电池进行性能测试：
表1为实施例1～4的锂电池在不同放电倍率下的放电容量和容量保持量：
Figure BDA0003139576840000161
Figure BDA0003139576840000171
表1：实施例1～4的锂电池在不同放电倍率下的放电容量和容量保持量
图2为实施例4的锂电池在不同放电倍率下的放电曲线，于A方向上，图2中的放电曲线的放电倍率依次为1C、30C、40C、50C、60C、70C、80C、90C和100C。
从表1和图2中可以看出，实施例1～4的锂电池均支持100C倍率放电，均具有较好的倍率放电性能，尤其是实施例4的锂电池具有更佳的高倍率放电性能。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种三元复合导电胶，其特征在于，包括如下质量份的各组份：
Figure FDA0003549433290000011
其中，所述导电球形节点物质为球形炭黑；
所述导电纤维过渡物质为碳纤维；
所述导电管状传导物质为碳纳米管。
2.根据权利要求1所述的三元复合导电胶，其特征在于，所述导电球形节点物质为炉黑、乙炔黑和科琴黑中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的三元复合导电胶，其特征在于，所述导电管状传导物质为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的至少一种。
4.一种三元复合导电胶的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1～3中任一项所述的三元复合导电胶，所述三元复合导电胶的制备方法包括如下步骤：
对粘结剂和溶剂进行第一混合操作，得到含胶溶剂；
将导电管状传导物质加入所述含胶溶剂中进行第二混合处理；
将导电纤维过渡物质加入第二混合处理后的所述含胶溶剂中进行第三混合处理；
将导电球形节点物质加入第三混合处理后的所述含胶溶剂中进行第四混合处理。
5.一种浆料，其特征在于，包括相混合的活性物质和采用权利要求4所述的三元复合导电胶的制备方法制备得到的所述三元复合导电胶。
6.一种电池，其特征在于，包括权利要求5所述的浆料。
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