一种磷酸铁锂电池所用油性导电液及其制备方法技术

一种磷酸铁锂电池所用油性导电液，由石墨烯、介孔碳、碳酸乙烯酯、粘结剂及其N‑甲基吡咯烷酮组成，其特征在于：上述组分的重量比为：石墨烯：介孔碳：EC：粘结剂：NMP=1~5：1~5：1~2：5~30：200。本发明专利技术，导电液的制备方法简单，稳定性好，与磷酸铁锂正极材料和电解液的相容性好，掺杂到磷酸铁锂电池里面具有较高散热性能、保液能力及其稳定SEI膜等特性，并因此提高锂离子电池的倍率性能和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁锂电池所用油性导电液及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体的说是一种磷酸铁锂电池所用油性导电液及其制备方法。技术背景磷酸铁锂电池以其安全性能高、循环寿命好、环境友好等特性而受到人们的青睐，并应用于电动汽车、储能等领域，磷酸铁锂电池的正极采用磷酸铁锂作为活性材料，但磷酸铁锂本身的导电性差，因此在形成电极时往往采用在活性材料中加入导电剂来改善其导电性。目前磷酸铁锂电池常用的导电剂包括颗粒状导电剂，如:碳纳米管、石墨烯、乙炔黑、SuperP、颗粒石墨、金属粉末以及两种或者两种以上不同颗粒状导电物质的复合物等；纤维状导电剂，如：石墨烯、碳纳米管和金属纤维等（专利号：CN102244264A），以上导电剂虽然能提高活性物质与活性物质、活性物质与集流体的接触机率，降低电池内阻，并提高其锂离子电池的循环性能和倍率性能，但是提高幅度有限，同时这些单一导电剂使用过程中，与溶剂、电解液的相容性差，造成导电剂在极片内部分布不均匀，与电解液之间产生电位差和界面差，造成其循环过程中的温度分布不均匀。而碳酸乙烯酯是一种电解液溶质，具有高的锂离子传到速率和与电解液溶剂较好的相容性，同时与正极所用油性溶剂NMP具有较高的相容性，可以降低材料之间的界面内阻。介孔碳具有高的比表面积和导电率，并具有双电层性质，可以提高电子的传输速率和材料的吸液保液能力，同时与片状的高导电的石墨烯结合，，既可以发挥石墨烯高的电子导电性的优势提高离子的传输速率，又可以发挥介孔碳巨大的比表面积和双电层优势提高反应过程中活性材料的吸液保液能力及其锂离子的传输能力进而提高其单体电池的稳定性。专利
技术实现思路
针对目前磷酸铁锂电池所用导电剂存在的导电率差、相容性差等缺陷，本专利技术目的是提供一种导电率强、相容性高、稳定性强及其制备简单的磷酸铁锂电池所用导电剂及其制备方法。一种磷酸铁锂电池所用油性导电液，由石墨烯、介孔碳、碳酸乙烯酯（EC）、粘结剂及其N-甲基吡咯烷酮（NMP）组成，其特征在于：上述组分的重量比为：石墨烯：介孔碳：EC：粘结剂：NMP=1~5：1~5：1~2：5~30：200。本专利技术的制备方法为：1）制备EC溶液：取1~2份碳酸乙烯酯（EC）添加到10份N-甲基吡咯烷酮（NMP），溶解10min后，通过小型分散机搅拌均匀，得到A溶液；2）制备石墨烯溶液：取石墨烯1~5和粘结剂2~10份放入到90份N-甲基吡咯烷酮超声分散为5~10min，得到B溶液；3）制备介孔碳溶液：取介孔碳1~5和粘结剂3~20份放入到90份N-甲基吡咯烷酮超声分散为5~10min，得到C溶液；4）导电液制备：在超声波条件下，将B溶液缓缓滴入C溶液，分散10~30min后，再缓缓添加A溶液，并继续超声分散10~30min,通过真空除泡得到用于磷酸铁锂的油性导电液。所述的粘结剂由60~80份聚偏氟乙烯和20~40份聚乙烯醇组成。所述的介孔碳的比表面积为500~800m2/g。本专利技术有益效果：制得的导电液分散均匀、稳定性好、与正极材料和电解液的相容性高。掺杂到磷酸铁锂电池里面可以依靠其石墨烯的高导电率提高电池的倍率性能和散热性能，同时高比表面积的介孔碳又可以提高材料的吸液保液能力，提高其电池的循环性能。本专利技术制备的油性导电液，由于有少量的碳酸乙烯酯（EC），可以提高导电液与正极浆料的相容性，降低其使用过程中导电液与正极浆料的分层现象，提高其导电剂掺杂到极片中的一致性。同时碳酸乙烯酯掺杂在磷酸铁锂之间，可以提高SEI形成过程中的质量，并因此提高电池的综合性能。具体实施方式一种磷酸铁锂电池所用油性导电液，由石墨烯、介孔碳、碳酸乙烯酯（EC）、粘结剂及其N-甲基吡咯烷酮（NMP）组成，其特征在于：上述组分的重量比为：石墨烯：介孔碳：EC：粘结剂：NMP=1~5：1~5：1~2：5~30：200。实施例1：一种磷酸铁锂电池所用油性导电液的制备方法，包括以下步骤：1、制备EC溶液：取1.5g碳酸乙烯酯（EC）添加到10gN-甲基吡咯烷酮（NMP），溶解10min后，并通过小型分散机搅拌均匀，得到A溶液；2、制备石墨烯溶液：取石墨烯3g和粘结剂5g放入到90gN-甲基吡咯烷酮超声分散为8min，得到B溶液；3、制备介孔碳溶液：取介孔碳3g和粘结剂10g放入到90gN-甲基吡咯烷酮超声分散为8min，得到C溶液；4、导电液制备：在超声波条件下，将B溶液缓缓滴入C溶液，分散20min后，再缓缓添加A溶液，并继续超声分散20min,并通过真空除泡得到适用于磷酸铁锂的油性导电液。实施例2：1、制备EC溶液：取1g碳酸乙烯酯（EC）添加到10gN-甲基吡咯烷酮（NMP），溶解10min后，并通过小型分散机搅拌均匀，得到A溶液；2、制备石墨烯溶液：取石墨烯1g和粘结剂2g份放入到90份N-甲基吡咯烷酮超声分散为5min，得到B溶液；3、制备介孔碳溶液：取介孔碳1g和粘结剂3g放入到90份N-甲基吡咯烷酮超声分散为5min，得到C溶液；4、导电液制备：在超声波条件下，将B溶液缓缓滴入C溶液，分散10min后，再缓缓添加A溶液，并继续超声分散10min,并通过真空除泡得到适用于磷酸铁锂的油性导电液。实施例3：1、制备EC溶液：取2g碳酸乙烯酯（EC）添加到10gN-甲基吡咯烷酮（NMP），溶解10min后，并通过小型分散机搅拌均匀，得到A溶液；2、制备石墨烯溶液：取石墨烯5g和粘结剂10g放入到90gN-甲基吡咯烷酮超声分散为10min，得到B溶液；3、制备介孔碳溶液：取介孔碳5g和粘结剂20g放入到90gN-甲基吡咯烷酮超声分散为10min，得到C溶液；4、导电液制备：在超声波条件下，将B溶液缓缓滴入C溶液，分散30min后，再缓缓添加A溶液，并继续超声分散30min,并通过真空除泡得到适用于磷酸铁锂的油性导电液。软包电池测试分别以实施例1、实施例2、实施例3所得导电液添加到磷酸铁锂材料中作为正极材料（质量比：磷酸铁锂：粘结剂：导电液=93:4:3），以石墨为负极材料，采用LiPF6/EC+DEC（EC、DEC体积比1∶1，1.3mol/L）为电解液，Celgard2400膜为隔膜，制备出5AH软包电池A1，A2，A3，并测试电池的循环性能。其中，对比例是以市场上购置导电剂SP添加到磷酸铁锂正极材料中（质量比：磷酸铁锂：粘结剂：导电剂=93:4:3），以石墨为负极材料，采用LiPF6/EC+DEC（体积比1∶1，1.3mol/L）为电解液，Celgard2400膜为隔膜，制备出5AH软包电池B；并测试软包电池的循环性能（测试条件，1.0C/1.0C，2.5V～3.65V，25±3.0℃）。表1实施例与对比例循环性能比较表1实施例与对比例循环性能比较从表1可以看出，采用实施例1～3所得复合导电剂制备的软包电池的循环性能，在各个阶段均明显优于对比例。实验结果表明，本专利技术的复合导电液由于掺杂有提高与电解液相容性的碳酸乙烯酯，提高其材料表面结构稳定性，同时又利用介孔碳高的比表面积提高其材料的吸液保液能力，和介孔碳高的导电率提高其材料的导电性，降低电池内阻和提高导电性，并最终提高电池的循环性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷酸铁锂电池所用油性导电液，由石墨烯、介孔碳、碳酸乙烯酯、粘结剂及其N‑甲基吡咯烷酮组成，其特征在于：上述组分的重量比为：石墨烯：介孔碳：EC：粘结剂：NMP =1~5：1~5：1~2：5~30：200。

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂电池所用油性导电液，由石墨烯、介孔碳、碳酸乙烯酯、粘结剂及其N-甲基吡咯烷酮组成，其特征在于：上述组分的重量比为：石墨烯：介孔碳：EC：粘结剂：NMP=1~5：1~5：1~2：5~30：200。2.一种制备权利要求1所述的磷酸铁锂电池所用油性导电液的方法为：其特征在于：包括以下步骤：1）、制备EC溶液：取1~2份碳酸乙烯酯（EC）添加到10份N-甲基吡咯烷酮（NMP），溶解10min后，通过小型分散机搅拌均匀，得到A溶液；2）、制备石墨烯溶液：取石墨烯1~5和粘结剂2~10份放入到90份N-甲基吡咯烷酮超声分散为5~10min，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁建民，
申请(专利权)人：江苏乐能电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32