CN114864938A - 含有碳材料的导电浆料以及二次电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含有碳材料的导电浆料，该导电浆料由以下组分按各自的质量分数组成：不大于30％wt的碳材料，碳材料包括导电炭黑、石墨烯、碳纳米管；不大于4％wt的助剂，助剂包括分散剂和稳定剂，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或几种混合，稳定剂为羧甲基纤维素钠、丙烯腈多元共聚物LA132、丙烯腈多元共聚物LA133、聚丙烯酸、聚四氟乙烯水溶液中的一种或几种混合；其余为去离子水。本发明还涉及一种二次电池，该二次电池包括电极，电极是通过将含有上述导电浆料的涂布浆料涂布于集电体的集电箔基板上并干燥形成的。

Description

含有碳材料的导电浆料以及二次电池

技术领域

本发明涉及锂离子电池等二次电池的电极用导电浆料(或浆料组合物)以及二次电池。

背景技术

锂离子电池等二次电池的正极中的活性物质是锂离子电池的核心材料，提升活性物质在正极配方中的占比，能有效提高锂离子电池的能量密度；正极配方包含由能提供锂离子源的活性物质、导电剂以及粘结剂；而随着正极配方中活性物质占比的提高，粘结剂、导电剂的占比会相应降低，减少导电剂的使用量虽然能够显著提高电池的体积能量密度，但减少导电剂的使用量会影响电池的循环寿命和整体热量分布，并最终对电池产生不利影响。

导电剂能够在活性物质中均匀分散并建立良好的导电网络，降低电极欧姆内阻，增加电极内部吸液能力，进而提高活性物质利用率。目前所使用的导电剂通常是碳材料，如导电炭黑、石墨烯、碳纳米管等。

导电炭黑的优势在于价格相对于石墨烯、碳纳米管更便宜，但导电炭黑的导电性相较于石墨烯和碳纳米管更差，并且当正极中的活性物质为磷酸铁锂时导电炭黑不能与磷酸铁锂形成完善的导电网络。并且当单独使用导电炭黑作为导电剂时，为了使得导电炭黑能够在活性物质中均匀分散并建立良好的导电网络，需要提高导电炭黑的添加量，这会造成活性物质添加量减小从而使得电池的容量低

石墨烯是一种碳原子构成的的二维材料，石墨烯具有很大优异的性能，石墨烯的导热系数为5300W/(m·K)，石墨烯的常温电子迁移率超过15000cm/(V·s)，其电阻率只有10^-6Ω·cm。碳纳米管沿轴向方向具有较高的电子迁移率，且比表面积大，高抗拉强度和弹性模量，但碳纳米管受自身结构的缺陷和管间电子传输方式，以及碳纳米管在制备过程中杂质的引入等因素，其导电性也受到一定程度的限制。并且石墨烯和碳纳米管的价格相对于导电炭黑较贵。

导电炭黑、石墨烯、碳纳米管存在结构上的差异，将导电炭黑、石墨烯、碳纳米管复配组成导电剂使用能在成本和导电剂效果之间达到平衡，导电炭黑、石墨烯、碳纳米管组成的导电剂存在性能上的互补性，既可有效利用碳纳米管的一维管状结构，又可利用石墨稀的二维层状结构填补空隙，又通过添加导电炭黑在保证导电剂效果的情况下降低了成本。

现有的技术方案是将导电炭黑、石墨烯、碳纳米管复配制成导电浆料后再应用于二次电池，该技术方案能实现导电浆料中的导电炭黑、石墨烯、碳纳米管的有效分散和稳定保存，但现有的技术方案存在的技术问题为：

1.导电浆料所使用的溶剂普遍为N-甲基吡咯烷酮(NMP)等有机溶剂，这会在导致高成本的同时，对环境造成严重的不良影响；

2.当导电浆料所使用的溶剂为去离子水时，将包含有导电浆料、粘合剂的涂布浆料涂布在电极集电体上再进行干燥凝固时，会出现集电体上掉粉的问题，导电浆料中的碳材料与集电体间结合的结合力较差，同时存在进行干燥凝固时碳材料的水份难以烘干的问题，这导致电池循环性能不高；

3.当导电浆料所使用的溶剂为去离子水时，将包含有导电浆料、粘合剂、活性物质的涂布浆料涂布在电极集电体上制成电极活性物质层时，导电浆料中的碳材料难以均质分散到涂布浆料中，电极活性物质层和集电体间的密合性不足，因此无法提高放电容量。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种含有碳材料的高分散性、导电性以及稳定性的导电浆料，该导电浆料使用的溶剂为去离子水，该导电浆料可以通过普通搅拌的方式与水性结合剂分散体(例如苯乙烯-丁二烯橡胶胶乳的水性分散体)、具有高亲水性的增稠剂(例如羧甲基纤维素)、活性物质(例如磷酸铁锂)混合制成涂布浆料并涂布在电极集电体上，导电浆料中碳材料均质分散到涂布浆料中。

本发明提供的含有碳材料的导电浆料的分散性优异，该导电浆料应用于锂离子电池等二次电池时可以提高电池的输出功率特性、提高电池极片的压实密度、提高倍率放电下电池的散热性能等电池特性。该导电浆料包括碳材料、分散剂、稳定剂、去离子水。

其中，去离子水起到溶剂的作用。

其中，含有碳材料的导电浆料中的所述碳材料的质量分数为0.01％wt以上且30％wt以下，该导电浆料中碳材料包括导电炭黑、石墨烯、碳纳米管。

更具体的，本发明提供的含有碳材料的导电浆料由以下组分按各自的质量分数组成：

不大于30％wt的碳材料；

不大于4％wt的助剂；

其余为去离子水。

其中，碳材料中的碳纳米管为多壁碳纳米管与单壁碳纳米管其中的一种或两种混合。

其中，助剂包括分散剂和稳定剂。分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或几种混合。稳定剂为羧甲基纤维素钠、丙烯腈多元共聚物LA132、丙烯腈多元共聚物LA133、聚丙烯酸、聚四氟乙烯水溶液中的一种或几种混合。

制备该导电浆料包括如下步骤：

步骤一，将石墨烯、分散剂、稳定剂在去离子水中预分散形成预分散浆料；

步骤二，预分散浆料经高压均质机或砂磨机处理使得预分散浆料中石墨烯的粒径大小控制为D90≤5μm；

步骤三，在预分散浆料中加入碳纳米管、导电炭黑后，经高压均质机或砂磨机处理制成高分散的稳定的导电浆料，导电浆料中碳纳米管的粒径大小、导电炭黑的粒径大小均满足D90≤5μm。

发明人研究发现，导电浆料中碳材料的含量对于导电浆料的导电性的影响显著大于碳材料中各组分配比的影响；但当导电浆料中碳材料的含量确定时，碳材料中各组分的配比是该导电浆料的导电性以及该导电浆料应用于二次电池的技术效果好坏的主要影响因素。

该导电浆料中碳材料的含量越高则导电浆料的导电性越显著，但随着导电浆料中碳材料的含量的增加会对导电浆料的稳定性和碳材料在导电浆料中的分散性造成负面影响，因此随着碳材料的含量的增加也需要增加助剂的含量，但增加助剂的含量会降低导电浆料的成本优势，并且发明人发现随着助剂中分散剂的含量的增加会导致导电浆料的稳定性呈现先提升后减弱的趋势。为了使导电浆料在导电性、稳定性、分散性以及成本之间实现平衡的，发明人意外发现，将所述碳材料的重量设为A、将所述分散剂的重量设为B、将所述稳定剂的重量设为C时，满足：5(B+C)≤A≤10C，在此的范围内，导电浆料中能容纳尽可能多的碳材料的情况下保证碳材料在导电浆料中的高分散性、导电浆料的稳定性并且没有显著提升导电浆料的成本。

发明人进一步的研究发现，该导电浆料中的碳材料包括导电炭黑、石墨烯、碳纳米管，当导电浆料应用于锂离子电池等二次电池时，由于导电浆料中碳材料的含量范围是确定的，因此碳材料中的导电炭黑、石墨烯、碳纳米管的参数配比会产生如下具体影响：

1.碳材料中的导电炭黑的含量越高，则石墨烯和碳纳米管的含量相应降低，此时虽然导电浆料的成本会降低，导电浆料的导电性会有下降的趋势；但随着碳材料中的导电炭黑的含量增加会使得导电浆料中的碳材料在涂布浆料中的分散性提升，但导电炭黑由于其电子传导能力有限，会导致在涂布浆料中导电浆料的添加量增加，从而使得二次电池的循环寿命、能量密度等主要参数很难有提升；并且碳材料中的导电炭黑的含量增加会使得二次电池的热量传导不均匀，进而影响到电池的整体热量分布，并最终对电池产生不利影响；

2.碳材料中的石墨烯的含量越高，虽然导电浆料的导电性会有上升的趋势，但导电浆料的成本也会显著上升，发明人发现，当石墨烯的质量超过碳材料的总质量的10％时，导电浆料的导电性没有显著提升，并且随着存碳材料中的石墨烯的含量增加会使得导电浆料中容易出现团聚现象，使导电浆料中的碳材料在涂布浆料中难以有效分散，导致碳材料的优良导电性无法发挥；

3.碳材料中的碳纳米管的含量越高，虽然导电浆料的导电性会有上升的趋势，但导电浆料的成本也会显著上升，发明人发现，当碳纳米管的质量超过碳材料的总质量的10％时，导电浆料的导电性没有显著提升，并且随着存碳材料中的石墨烯的含量增加，导电浆料中的碳材料与二次电池的集电体之间的结合力会有下降的趋势，当碳纳米管的质量超过碳材料的总质量的20％时，将包含有该导电浆料、磷酸铁锂、粘合剂的涂布浆料涂布在电极集电体上再进行干燥凝固时会出现集电体上掉粉的问题。

发明人经过进一步的研究意外发现，将导电炭黑重量设为a、石墨烯重量设为b、碳纳米管重量设为c，满足：1≤a/(b+c)≤1.6、1.5c≤b≤2c时，导电浆料在保证低成本的情况下能实现优异的导电性能，并且导电浆料的碳材料在涂布浆料中有效分散，并且碳材料与二次电池的集电体之间的结合力优异。

另一方面，本发明还提供一种使用上述含有碳材料的导电浆料的二次电池，该二次电池的电极是通过将含有导电浆料的涂布浆料涂布于集电体的集电箔基板上并干燥形成的。涂布浆料除了导电浆料外还包括活性物质、以及水性粘合剂。

优选的，活性物质为磷酸铁锂。

相比于现有技术，本发明提供的技术方案至少存在以下有益效果：

1.本发明提供的含有碳材料的导电浆料，该导电浆料用于二次电池的电极形成用涂布浆料时具有优异的分散性，并可以提高二次电池的输出功率特性等电池特性；

2.本发明提供的含有碳材料的导电浆料是一种高分散性、导电性以及稳定性的导电浆料，该导电浆料可以直接与水系正极磷酸铁锂混合，用普通搅拌的方式便可均质分散到电池浆料中；

3.本发明提供的含有碳材料的导电浆料的导电性好，该导电浆料用于二次电池的电极形成用涂布浆料时的添加量较低，该导电浆料中的碳材料与二次电池的活性物质之间的接触方式为“点-线-面”的接混合触方式，这样能够形成高效的三维导电网络，因此导电浆料的碳材料的添加量是现有的导电炭黑(或导电石墨)的添加量的1/4-1/6；

4.将含有本发明提供的导电浆料的涂布浆料涂布于集电体上制成极片时，可以将极片的压实密度提高5-10％；

5.本发明提供的含有碳材料的导电浆料是水性体系的，不需要使用有机溶剂，成本上具有显著优势；

6.该导电浆料用于二次电池可以降低电池在倍率放电时的温升，使用本发明提供的导电浆料的二次电池相比于使用现有导电剂的二次电池在相同倍率放电时表面温升可降低2-5℃。

下面，结合具体实施例进行说明。

具体实施方式

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。

[含有碳材料的导电浆料]

本发明提供的含有碳材料的导电浆料，其含有碳材料和该碳材料的分散助剂，该导电浆料的溶剂为去离子水，因此该导电浆料为水性导电浆料，因此该导电浆料用于二次电池的电极形成用涂布浆料时需要和水性粘合剂相配合，该导电浆料中含有不大于30％wt的碳材料以及不大于4％wt的助剂。本发明提供的含有碳材料的导电浆料，碳材料在去离子水中分散性优异并且能在存储期间保持稳定不团聚，这是由以下三个因素共同作用的结果：(1)碳材料的组分配比；(2)助剂的组分配比；(3)碳材料和助剂的配比参数。

使用包含本发明的含有碳材料的导电浆料的电极形成用涂布浆料形成二次电池的电极时，可以形成均匀的导电网络。由此，可以提高二次电池的输出功率特性等电池特性。

需要说明的是，可以使用可见紫外分光光度计测量光线的透射率。具体而言，将50ml含有碳材料的导电浆料置于试剂瓶中，从制造时起在25℃下放置24小时。静置后，使用聚乙烯注射器和移液管收集含有碳材料的导电浆料的上清液。将收集的上清液填充到光程长度为10mm的小皿中，使用可见紫外分光光度计测量波长650nm的光线的透射率。另外，上清液是指从玻璃试剂瓶(口内径瓶体直径45mm，高度81.5mm)的底面到含有碳材料的分散液的液面的高度的上部20％的高度。如上所述测量的含有碳材料的导电浆料的光线透射率越低，分散性越好。另一方面，光线的透射率越高，碳材料的沉淀从而分散性差。所述光线透射率优选为10％以上，更优选15％以上，优选30％以下，更优选20％以下。碳材料在导电浆料中的分散性提高，可以更进一步提高二次电池的电池特性。

含有碳材料的导电浆料中碳材料的浓度优选为10％wt以上，优选为30％wt以下。碳材料的浓度低于上述下限值时，含有碳材料的导电浆料的去离子水的量变多，涂布电极形成用涂布浆料时的涂布工序和干燥工序有时需要花费很长的时间。另外，碳材料的浓度大于上述上限值时，含有碳材料的导电浆料的流动性降低，有时处理性能降低。

含有碳材料的导电浆料中助剂包括分散剂和稳定剂。分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或几种混合。稳定剂为羧甲基纤维素钠、丙烯腈多元共聚物LA132、丙烯腈多元共聚物LA133、聚丙烯酸、聚四氟乙烯水溶液中的一种或几种混合。在含有分散剂情况下，可以将碳材料更进一步均匀地分散在去离子水中。另外，即使制备进一步包含电极活性物质和粘合剂的涂布浆料，将制备的涂布浆料涂布在集电体的情况下，在电极的表面上也更进一步不易产生凝聚体。因此，可以得到速率特性更进一步优异的二次电池。另外，如上所述，进一步包含稳定剂的情况下，碳材料在去离子水中能保持长久的稳定分散不团聚，并且制备电极时不易发生凝聚体，可以形成更进一步均匀的电极，因此适宜用于形成大面积的电极。因此，在该情况下，可以使二次电池更进一步大型化。

导电浆料中的碳材料包括导电炭黑、石墨烯、碳纳米管。其中，石墨烯可以使用现有的氧化石墨烯或氧化还原石墨烯。其中，导电炭黑没有特别限制，可列举炉黑、科琴黑、乙炔黑等

制备该导电浆料包括如下步骤：

步骤一，将石墨烯、分散剂、稳定剂在去离子水中预分散形成预分散浆料；

步骤二，预分散浆料经高压均质机或砂磨机处理使得预分散浆料中石墨烯的粒径大小控制为D90≤5μm；

步骤三，在预分散浆料中加入碳纳米管、导电炭黑后，经高压均质机或砂磨机处理制成高分散的稳定的导电浆料，导电浆料中碳纳米管的粒径大小、导电炭黑的粒径大小均满足D90≤5μm。

需要说明的是，制备本发明提供的含有碳材料的导电浆料时，预分散浆料可以通过，例如，将石墨烯、分散剂、稳定剂添加到去离子水中，使用超声波、混合器、喷射磨机、搅拌器等进行分散而得到。作为用于混合的混合器没有特别限制，可列举：行星式混合器、分散器、薄膜旋流混合器、喷射混合器或自转混合器等。

需要说明的是，导电浆料中的碳材料的平均粒径(D50)优选为0.5μm以上，平均粒径在小于上述下限的情况下，用于二次电池时，由于碳材料本身的自凝聚力，有时无法对二次电池中的各活性物质进行连接。结果，电极中的电子传导路径断开，有时速率特性和循环特性劣化。

[电极形成用涂布浆料]

本发明的电极形成用涂布浆料含有上述含有碳材料的导电浆料、活性物质和粘合剂。上述电极形成用涂布浆料用于形成二次电池的电极。由于本发明的电极形成用涂布浆料含有上述含有碳材料的导电浆料，因此碳材料的分散性优异。因此，可以提高二次电池的电池特性。

上述含有碳材料的导电浆料中所包含的碳材料用作导电剂。需要说明的是，上述含有碳材料的导电浆料含有分散剂和稳定剂时，可以更进一步抑制在电极形成时作为导电剂的碳材料和粘合剂的凝聚。

上述电极活性物质是控制二次电池的充放电反应的活性物质。上述电极活性物质没有特别限制，只要是可以参与非水电解质二次电池的充放电反应即可。在正极活性物质的情况下，可列举：层状岩盐型、尖晶石型和铁橄榄石型。另一方面，在负极活性物质的情况下，可列举石墨型、硅型和钛型。如上所述，上述电极形成浆料可以是正极用涂布浆料，也可以是负极用涂布浆料。

作为粘合剂为水性粘合剂，没有特别限制。从更进一步容易制造二次电池的正极的观点出发，优选将粘合剂溶解或分散在水中，本发明的正极用浆料中含有的粘合剂的量，相对于正极活性物质100质量份优选为0.3重量份以上且30重量份以下，更优选为0.5重量份以上15重量份以下。粘合剂的量在上述范围内时，可以维持正极活性物质和碳材料之间的粘合性，并且进一步提高与集电体之间的粘合性。

由于碳材料的组分配比，可以进一步降低二次电池中正极的电阻。因此，使用二次电池时，可以进一步抑制在大电流下充放电时的发热。

本发明的电极形成用涂布浆料可以通过将上述含有碳材料的导电浆料、活性物质和粘合剂的溶液或分散液混合而得到。下文，将说明正极用浆料的制造方法。需要说明的是，也可以适用于负极用浆料。

作为正极用浆料的制备方法，例如，可列举将正极活性物质和粘合剂的溶液或分散液添加到上述含有碳材料的导电浆料中，使用混合器等混合的方法。作为用于混合的混合器没有特别限制，可列举：行星式混合器、分散器、薄膜旋流混合器、喷射混合器、自转混合器等。需要说明的是，上述粘合剂溶液是粘合剂溶解或分散在水中的溶液。

[二次电池用电极的制造方法]

本发明的二次电池用电极，例如，将通过上述方法准备，可以将电极形成用涂布浆料涂布于作为集电体的集电箔基板上，通过除去溶剂并进行干燥来制造。

集电箔基板优选为铝或含铝的合金。需要说明的是，集电箔基板可以是将铝涂布在除铝之外的金属(铜、SUS、镍、钛或其合金)表面上的基板。

作为将电极形成用涂布浆料涂布于到集电箔基材的方法，并无特别限制，可列举，例如：用刮刀、模涂机、逗号涂布机等涂布上述浆料然后除去溶剂的方法。或者通过喷涂涂布后除去溶剂的方法、通过丝网印刷进行涂布后除去溶剂的方法等。

由于除去溶剂的方法更进一步简便，因此优选使用吹风炉或真空烘箱进行干燥。作为除去溶剂的气氛，可列举：空气气氛、惰性气体气氛、真空状态等。由于除去的溶剂为去离子水，因此温度优选为60℃以上且90℃以下，该温度范围内可以防止粘合剂可能的劣化并且降低生产成本。

可以将本发明的二次电池用电极压缩至所需的厚度和密度。压缩没有特别限制，但可以通过例如辊压机、液压机等进行。

[二次电池]

本发明的二次电池可以是任何类型，通过其进行碱金属离子或碱土金属离子的插入和消除反应的化合物即可。作为碱金属离子，可列举锂离子、钠离子或钾离子。作为碱土金属，可列举钙离子或镁离子。特别地，本发明对磷酸铁锂二次电池的正极的效果很大。

本发明的二次电池的正极和负极可以是在集电箔基板(集电体)的两侧形成相同的电极的形态，也可以在集电体的一个表面形成正极、另一个表面形成负极的形态，即，可以使用双极电极。

本发明的二次电池可以是将隔膜配置在正极侧和负极侧之间的产品卷曲而得到的电池，也可以是层叠而成的(层叠体)电池。正极、负极以及隔膜包括进行锂离子传导的非水电解质。因此，作为二次电池，例如，可列举锂离子二次电池。

就本发明的二次电池而言，将上述叠层体卷曲，或进行多层叠层后，用层压膜进行外部包装，也可以以方形、椭圆形、圆柱形、硬币形、纽扣形、片材的金属罐进行外包装。可以具备用于将产生的气体排出外包装的结构。就叠层体的叠层数而言，可以进行叠层直至形成所需的电压值和电池容量。

本发明的二次电池可以是根据所需的尺寸、容量和电压串联和并联连接的组电池。上述电池组件中，为确认各电池的充电状态并提高安全性，优选控制电路连接到电池组件。

实施例1

本实施例提供一种含有碳材料的导电浆料，具体包括：

10％wt的导电炭黑；

5％wt的石墨烯；

2.5％wt的碳纳米管；

2％wt的稳定剂；

1％wt分散剂；

其余为去离子水。

其中，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇按质量比1:1:2复配。

其中，稳定剂为散剂为羧甲基纤维素钠。

实施例2

本实施例提供一种含有碳材料的导电浆料，具体包括：

12％wt的导电炭黑；

6％wt的石墨烯；

4％wt的碳纳米管；

3％wt的稳定剂；

1％wt分散剂；

其余为去离子水。

其中，分散剂为聚乙二醇。

其中，稳定剂为丙烯腈多元共聚物LA132、丙烯腈多元共聚物LA133、聚丙烯酸按质量比1:1:1复配。

实施例3

本实施例提供一种含有碳材料的导电浆料，具体包括：

8％wt的导电炭黑；

4％wt的石墨烯；

2％wt的碳纳米管；

1.5％wt的稳定剂；

1％wt分散剂；

其余为去离子水。

其中，分散剂为聚乙烯醇。

其中，稳定剂为聚四氟乙烯水溶液。

实施例4

使用行星式混合器将磷酸铁锂、粘合剂、实施例1提供的导电浆料以及去离子水进行搅拌混合制成涂布浆料。再使用涂布器将得到的固体成分浓度为60％wt的涂布浆料涂敷在厚度为14μm的铜箔上，并利用60℃的热板干燥不少于20分钟，然后利用辊压机进行压延后，将其冲裁成直径为17mm的圆形，在真空干燥器中在80℃下干燥10小时，形成了电极，将得到的电极设为“电极1”。

实施例5

本实施例提供电极，将得到的电极设为“电极2”。电极2和电极1的区别仅在于：制备电极2所使用的导电浆料为实施例2提供的导电浆料。

实施例6

本实施例提供电极，将得到的电极设为“电极3”。电极3和电极1的区别仅在于：制备电极3所使用的导电浆料为实施例3提供的导电浆料。

实施例7

实施例4中制备的“电极1”作为正极极片，以聚乙烯制微多孔膜和玻璃制无纺布为隔板，使实施例4中制备的“电极1”和冲裁成与该“电极1”相同尺寸的负极极片(负极极片的活性物质为导电石墨)隔着该隔板而对置，注入电解液，对得到的电池元件从电极1侧以2kg/cm²的压力进行压合，制作了硬币型电池，将得到的硬币型电池设为“电池1”。其中，作为电解液，使用了下述溶液：在向碳酸亚乙酯和碳酸甲乙酯的容量比为3:7的混合液中分别以10体积％加入碳酸亚乙烯酯和氟代碳酸亚乙酯而得到的溶剂体系中以1M浓度溶解LiPF6而成的溶液。

对比实施例1

本实施例提供硬币型电池，将得到的硬币型电池设为“电池2”，电池2和电池1的区别仅在于：电池2的正极极片中不含有石墨烯和碳纳米管。

对比实施例2

本实施例提供硬币型电池，将得到的硬币型电池设为“电池2”，电池2和电池1的区别仅在于：电池2的正极极片中不含有导电炭黑和石墨烯。

对比实施例3

本实施例提供硬币型电池，将得到的硬币型电池设为“电池3”，电池3和电池1的区别仅在于：电池3的正极极片中不含有导电炭黑和碳纳米管。

对比实验

对实施例4-6提供的电极进行表面观测是否有正极涂膜从铜箔上脱落分离，并且测试作为集电体的铜箔与正极涂膜之间的剥离强度。需要说明的是，试验片的尺寸为：宽度为25mm，接合部的长度为90mm，在剥离试验中，将正极涂膜和游离的未接合的铜箔部进行拉扯，测定了剥离强度。测试结果如表1所示。

对实施例7、对比实施例1-3提供的硬币型电池从2.5V充放电至4.2V，将0.2C时的放电容量设为100％，由2C放电容量的值计算输出功率特性。测试结果如表2所示。

表1

	电极编号	电极表面	剥离强度(N/m)
				实施例4	1	无掉粉或剥离脱落	3.8
实施例5	2	无掉粉或剥离脱落	3.7
				实施例6	3	无掉粉或剥离脱落	3.6

表2

通过表1的结果可知，尽管本发明提供的含有碳材料的导电浆料为水性体系，但导电浆料中的碳材料与集电体间结合的结合力较优异。

从表2的结果可知，本发明提供的含有碳材料的导电浆料中，碳材料的各组分之间存在协同作用，能显著提高二次电池的输出功率特性。

本发明含有碳材料的导电浆料可适宜用于锂离子电池、聚合物锂离子电池等二次电池的电极。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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 (7)

1.一种含有碳材料的导电浆料，其特征在于，由以下组分按各自的质量分数组成：

不大于30％wt的碳材料，所述碳材料包括导电炭黑、石墨烯、碳纳米管；

不大于4％wt的助剂，所述助剂包括分散剂和稳定剂，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或几种混合，所述稳定剂为羧甲基纤维素钠、丙烯腈多元共聚物LA132、丙烯腈多元共聚物LA133、聚丙烯酸、聚四氟乙烯水溶液中的一种或几种混合；

其余为去离子水。

2.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，将所述碳材料的重量设为A，将所述分散剂的重量设为B，将所述稳定剂的重量设为C时，满足：5(B+C)≤A≤10C。

3.根据权利要求2所述的导电浆料，其特征在于，所述导电浆料中所述碳材料的质量分数10-30％w t。

4.根据权利要求3所述的导电浆料，其特征在于，将所述导电炭黑重量设为a，将所述石墨烯重量设为b，将所述碳纳米管重量设为c，满足：1≤a/(b+c)≤1.6、1.5c≤b≤2c。

5.一种二次电池，包括电极，其特征在于，所述电极是通过将含有权利要求1-4任一项权利要求所述的导电浆料的涂布浆料涂布于集电体的集电箔基板上并干燥形成的。

6.根据权利要求5所述的二次电池，其特征在于，所述涂布浆料还含有活性物质以及水性粘合剂。

7.根据权利要求6所述的二次电池，其特征在于，所述活性物质为磷酸铁锂。