导电剂、锂离子电池正极片及其制备方法、锂离子电池技术

本发明专利技术公开了导电剂、锂离子电池正极片及其制备方法、锂离子电池，其中导电剂按重量百分比，包括碳纳米管0.4%‑5%，溶剂94.0%‑98%和分散剂1%‑2%；所述碳纳米管的管径为1‑10nm，长度为30‑70nm。本发明专利技术提供了一种导电剂、利用该导电剂制成的锂离子正极片以及包含上述正极片的锂离子电池，本发明专利技术中的导电剂是由特定配比的碳纳米管、溶剂和分散剂形成的碳纳米管浆料，一方面，提高极片电导率，减小了极化电阻，提升了锂离子电池的高倍率性能，同时也提升常温循环性能，即使在高温条件下，其循环性能也得到改善；另一方面降低了导电剂的使用量，提升了活性物质含量，在不改变电池体系的前提下提升了电池容量；另一方面，使碳纳米管得到了很好的分散，且缩短了分散复合的时间。

Conductive agent, positive plate of lithium-ion battery and its preparation method, lithium-ion battery

【技术实现步骤摘要】
导电剂、锂离子电池正极片及其制备方法、锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池
，特别是涉及了导电剂、锂离子电池正极片及其制备方法、锂离子电池。
技术介绍
随着锂离子电池科学技术的发展，以及能源危机和环境问题日益严重，近些年来，锂离子电池因其高的能量密度及功率密度，在电动汽车，电动工具方面得到了广泛的研究及应用。由于目前商业锂离子正极材料主要是半导体材料，其导电性能差，为减少锂离子电池的极化内阻，锂离子电池正极片的制作过程中，一般会添加导电剂。导电炭黑或导电石墨是目前使用较为广泛的导电剂，但其在锂电池正极片中的使用较高，降低了正极材料的使用质量百分比。碳纳米管CNTs作为一维纳米材料，具有优异的导电性，将其作为锂离子电池的正极导电剂，可以搭建“线”状导电网络，明显降低电池内阻，提升锂离子电池的倍率；另一方面，其低的使用量，可提高正极材料的质量百分比，在不改变电池体系的前提下提升电池的容量。但是，在正极材料匀浆过程中，一般将导电剂与正极主材干混；但干粉状CNTs采用同样分散工艺与设备，易于团聚，难以分散，导电性能大幅度降低。为了解决上述缺陷，CN107681157A公开了一种单壁碳纳米管浆料，包括单壁碳纳米管0.01％-10％，溶剂90％-100％和分散剂0.01％-10％；所述单壁碳纳米管平均管径为0.1-3.0nm，长度为1-50μm；还公开了一种锂离子电池正极，包括正极活性材料、导电剂和粘接剂，所述导电剂采用上述单壁碳纳米管；所述的粘接剂为聚偏二氟乙烯，所述正极活性材料采用钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料中的一种或几种；所述锂离子电池正极的制备方法包括以下几个步骤：步骤A:将粘接剂溶解于溶剂中，然后加入如权利要求1所述的单壁碳纳米管浆料混合，得到混合溶液；步骤B:向混合溶液中加入正极活性材料得到正极浆料；步骤C:将正极浆料涂布在铝箔集流体上，经烘干，辊压和裁切得到锂离子电池正极。但本申请的专利技术人在实现本申请实施例的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：电池的常温循环性能和高温循环性能差，尚待改善。
技术实现思路
为了弥补已有技术的缺陷，本专利技术提供导电剂、锂离子电池正极片及其制备方法、锂离子电池。本专利技术所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：一种导电剂，按重量百分比，包括碳纳米管0.4%-5%，溶剂94.0%-98%和分散剂1%-2%；所述碳纳米管的管径为1-10nm，长度为30-70nm。进一步地，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。进一步地，所述分散剂为聚偏二氟乙烯或聚乙烯吡咯烷酮及其改性物中的一种或几种。锂离子电池正极片，包括正极集流体以及涂覆在所述正极集流体表面的正极浆料，按重量百分比所述正极浆料的材料包括正极活性材料97.37%-98.6%，导电剂0.05%-0.5%，粘接剂1%-2.4%。进一步地，所述正极活性材料为三元材料LiNixCoyMn1-x-yO2。进一步地，所述粘接剂为聚偏氟乙烯。锂离子电池正极片的制备方法，包括如下步骤：S1.将粘接剂溶于溶剂中，然后加入上述导电剂混合，搅拌，得到混合溶液A；S2.按质量百分比称取70%的混合溶液A，加入到正极活性材料中得到正极浆料B，搅拌90min；S3.将剩余30%的混合溶液A，加入到正极浆料B中，搅拌90min，得到正极浆料C；S4.将正极浆料C涂布到正极集流体上，经烘干，辊压和裁切得到锂离子电池正极片。一种锂离子电池，包括正极片、负极片、电池隔膜和电解液，所述正极片为上述正极片。本专利技术具有如下有益效果：本申请的专利技术人为了实现电池的常温循环性能和高温循环性能的改善进行了各种深入研究，结果发现，影响电池的常温循环性能和高温循环性能的关键因素在于碳纳米管的用量和长度，专利技术人意外发现，通过控制导电剂中碳纳米管的用量为0.4%-5%，所述碳纳米管的长度为30-70nm，取得了预料不到的技术效果，电池的常温循环性能和高温循环性能有了极其显著的提高。本专利技术提供了一种导电剂、利用该导电剂制成的锂离子正极片以及包含上述正极片的锂离子电池，本专利技术中的导电剂是由特定配比的碳纳米管、溶剂和分散剂形成的碳纳米管浆料，一方面，提高极片电导率，减小了极化电阻，提升了锂离子电池的高倍率性能，同时也提升常温循环性能，即使在高温条件下，其循环性能也得到改善；另一方面降低了导电剂的使用量，提升了活性物质含量，在不改变电池体系的前提下提升了电池容量；另一方面，使碳纳米管得到了很好的分散，且缩短了分散复合的时间，减少能耗，降低生产成本，提高了生产效率。本专利技术的锂离子电池的循环性能好，在+0.5C/-1C的充放电倍率下，25℃常温条件下循环500次后，其容量保持率大于94%；45℃高温条件下循环500次后，容量保持率大于82%，从而在根本上解决了循环性能较差的问题。传统的锂离子电池正极片的制备中，将粘结剂和导电剂形成的混合溶液一次加入到正极活性材料中得到正极浆料，再将正极浆料涂布到正极集流体上，本专利技术创造性地将粘结剂和导电剂形成的混合溶液分批加入到正极活性材料中得到正极浆料，得到的锂离子电池的循环性能更好。具体实施方式如无特殊说明，本说明书中的术语的含义与本领域技术人员一般理解的含义相同，但如有冲突，则以本说明书中的定义为准。如无特殊说明，本说明书中的百分比(％)均为重量百分比(重量％)。在说明书和权利要求书中使用的涉及组分量、工艺条件等的所有数值或表述在所有情形中均应理解被“约”修饰。涉及相同组分或性质的所有范围均包括端点，该端点可独立地组合。由于这些范围是连续的，因此它们包括在最小值与最大值之间的每一数值。还应理解的是，本申请引用的任何数值范围预期包括该范围内的所有子范围。本文中“包括”、“包含”、“含”、“含有”、“具有”或其它变体意在涵盖非封闭式包括，这些术语之间不作区分。术语“包含”是指可加入不影响最终结果的其它步骤和成分。术语“包含”还包括术语“由…组成”和“基本上由…组成”。本专利技术的组合物和方法/工艺可包含、由其组成和基本上由本文描述的必要元素和限制项以及本文描述的任一的附加的或任选的成分、组分、步骤或限制项组成。本专利技术的出发点为通过特殊的工艺设计和配方调整，在现有技术的基础上制作一种以碳纳米管为导电剂的锂离子电池正极片和含有这种正极片的锂离子电池，解决碳纳米管难分散的问题，并改善锂离子电池的循环性能，有效提高电池的使用安全性。第一方面，本专利技术提供一种导电剂，按重量百分比，包括碳纳米管0.4%-5%，溶剂94.0%-98%和分散剂1%-2%；所述碳纳米管的管径为1-10nm，长度为30-70nm。本申请的专利技术人为了实现电池的常温循环性能和高温循环性能的改善进行了各种深入研究，结果发现，影响电池的常温循环性能和高温循环性能的关键因素在于碳纳米管的用量和长度，专利技术人意外发现，通过控制导电剂中碳纳米管的用量为0.4%-5%，所述碳纳米管的长度为30-70nm，取得了预料不到的技术效果，电池的常温循环性能和高温循环性能有了及其显著的提高。在研发过程中专利技术人发现，上述碳纳米管在导电剂中的质量百分比含量控制为0.4%-5%为宜，所述碳纳米管的管径为1-10nm，长度为30-70nm为宜，如果不按照这些配方进行配比，所得到的锂离子电池将无法得到令人满意的常温循环性能和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导电剂，其特征在于，按重量百分比，包括碳纳米管0.4%‑5%，溶剂94.0%‑98%和分散剂1%‑2%；其中，所述碳纳米管的管径为1‑10nm，长度为30‑70nm。

【技术特征摘要】
1.一种导电剂，其特征在于，按重量百分比，包括碳纳米管0.4%-5%，溶剂94.0%-98%和分散剂1%-2%；其中，所述碳纳米管的管径为1-10nm，长度为30-70nm。2.如权利要求1所述的导电剂，其特征在于，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。3.如权利要求1所述的导电剂，其特征在于，所述分散剂为聚偏二氟乙烯或聚乙烯吡咯烷酮及其改性物中的一种或几种。4.一种锂离子电池正极片，其特征在于，其包括正极集流体以及涂覆在所述正极集流体表面的正极浆料，按重量百分比所述正极浆料的材料包括正极活性材料97.37%-98.6%，导电剂0.05%-0.5%，粘接剂1%-2.4%，其中，所述导电剂采用权利要求1-3任一项所述的导电剂。5.如权利要求4所述的锂离子电池正极片，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈汉，易先文，夏明阳，梁庆生，宋华杰，
申请(专利权)人：深圳市比克动力电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44