高电导浆料及其制备方法、隔膜技术

本发明专利技术公开了一种高电导浆料及其制备方法、隔膜，高电导浆料的制备方法包括以下步骤：将第一液体与第二液体搅拌至均匀，砂磨，得到高电导浆料，其中，第一液体的制备方法为：将水与乙醇混合均匀，再加入分散剂，搅拌至均匀，得到第一液体，分散剂为聚丙烯酸铵盐、三甲铵盐酸盐和聚乙二醇中的一种或多种的混合物；第二液体的制备方法为：将碳类导体、PVP、EDTA和粘结剂混合，搅拌至均匀，得到第二液体，碳类导体为石墨烯、Super‑p或炭黑，粘接剂为PVDF或聚丙烯酸酯类；本发明专利技术通过在聚烯烃隔膜表面引入功能层，一方面防止多硫化物的生成，避免产生穿梭效应；另一方面，功能层的引入可以促进了锂离子的解离与传递效果，从而有效提高隔膜的离子电导率。

High conductivity slurry and its preparation method and diaphragm

【技术实现步骤摘要】
高电导浆料及其制备方法、隔膜
本专利技术属于电池隔膜
，具体来说涉及一种高电导浆料及其制备方法、隔膜。
技术介绍
近年来，锂硫电池作为一种先进锂离子电池越来越受到人们的重视。锂硫电池即正极(阴极cathode)是硫，负极(阳极anode)是金属锂组成的电池，其理论比容量为1675mAh/g，理论比能量为2600Wh/kg。正极硫在放电过程中会从环状的S8转化为线性结构的多硫化锂(Li2Sx，x＝8、6、4和2)。在Li2S8、Li2S6、Li2S4和Li2S2多硫化锂中，具有高的硫氧化数的多硫化锂(Li2Sx，通常x>4)特别容易溶解在亲水性电解液中。由于浓度差，溶解在电解液中的多硫化锂从正极向远处扩散即产生“穿梭效应”。“穿梭效应”会导致锂硫电池放电比容量下降，循环性能差。只有抑制多硫化物的“穿梭效应”，才能提高锂硫电池的电池性能。研究发现，在硫电极中掺入导电高分子聚合物可有效抑制多硫化物的“穿梭效应”。导电高分子聚合物添加剂对多硫化物具有吸附作用，可提高电池的电化学性能。但由于添加剂的加入降低了硫在整个电极中的比重，影响锂硫电池的能量密度。而且导电高分子聚合物价格昂贵，成本较高，不利于工业化生产。目前锂电池行业内所用的聚烯烃材料具有物理化学性能稳定、防水、低成本、机械性能好、电化学稳定等优良性能，但其疏水性、低极性、低表面能等特点导致隔膜与电解液的相互作用弱，离子电导率低，限制了锂离子电池的发展。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种能够抑制多硫化物的“穿梭效应”的高电导浆料。本专利技术的另一目的是提供上述高电导浆料的制备方法。本专利技术的另一目的是提供基于上述高电导浆料的隔膜，该隔膜不但能够抑制多硫化物的“穿梭效应”，而且不会影响电池的能量密度。本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。一种高电导浆料的制备方法，包括以下步骤：将第一液体与第二液体搅拌至均匀，砂磨，得到所述高电导浆料，其中，所述第一液体的制备方法为：将水与乙醇混合均匀，再加入分散剂，搅拌至均匀，得到所述第一液体，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐、三甲铵盐酸盐和聚乙二醇中的一种或多种的混合物；所述第二液体的制备方法为：将碳类导体、PVP、EDTA和粘结剂混合，搅拌至均匀，得到所述第二液体，所述碳类导体为石墨烯、Super-p或炭黑，所述粘结剂为PVDF(聚偏氟乙烯)或聚丙烯酸酯类；按质量份数计，所述水、乙醇、分散剂、碳类导体、PVP、EDTA和粘结剂的比为(30～90)：(6～10)：(0.1～0.5)：(1～7)：(0.1～0.7)：(0.4～1.2)：(0.1～0.5)。在上述技术方案中，第一液体与第二液体搅拌至均匀的时间为15～50min。在上述技术方案中，加入分散剂后搅拌至均匀的时间为2～10min。在上述技术方案中，碳类导体、PVP、EDTA和粘结剂混合后搅拌至均匀的时间为10～50min。在上述技术方案中，所述砂磨的时间为15～60min。上述制备方法获得的高电导浆料。一种隔膜，将所述高电导浆料涂覆在聚烯烃膜的正极侧，得到涂层，干燥后得到所述隔膜。在上述技术方案中，所述聚烯烃膜为聚乙烯膜或聚丙烯膜。在上述技术方案中，所述涂覆的方式为辊涂。在上述技术方案中，所述涂层的厚度为1～8微米。基于上述隔膜的电池，硫为正极，锂为负极。本专利技术通过在聚烯烃隔膜表面引入功能层，一方面防止多硫化物的生成，避免产生穿梭效应；另一方面，功能层的引入可以促进了锂离子的解离与传递效果，从而有效提高隔膜的离子电导率。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。在下述实施例中，搅拌采用搅拌机，搅拌机为双行星动力混合机，型号：HY-DLH43L，生产厂家：广州红尚机械科技有限公司。砂磨采用全陶瓷纳米研磨机，型号：PT-5L，生产厂家为东莞市品诺机械设备有限公司。实施例1一种高电导浆料的制备方法，包括以下步骤：将第一液体与第二液体搅拌40min至均匀，砂磨60min，得到高电导浆料，其中，第一液体的制备方法为：将水与乙醇混合搅拌10min至均匀，再加入分散剂，搅拌10min至均匀，得到第一液体，分散剂为聚丙烯酸铵盐；第二液体的制备方法为：将碳类导体、PVP、EDTA和粘结剂混合，搅拌20min至均匀，得到第二液体，碳类导体为Super-p，粘结剂为PVDF(聚偏氟乙烯)；碳类导体可对硫离子形成还原位点，预防多硫化物的生成；按质量份数计，水、乙醇、分散剂、碳类导体、PVP、EDTA和粘结剂的比为30：10：0.1：1.3：0.1：0.4：0.1。一种隔膜，将本实施例的高电导浆料以辊涂的方式涂覆在聚烯烃膜的正极侧，得到厚度为1.3微米的涂层，于70℃干燥0.5min后得到隔膜，其中，聚烯烃膜为聚丙烯膜。实施例1所得隔膜的分解电压为4.7V，130℃下1小时热缩率为1.1％，抗拉伸强度1550Kg/cm2，离子电导率：1.2×10-3s/cm-1。采用硫正极，锂为负极，组装成电池，在0.5C的倍率下循环100圈后容量保持率为98.8％，电池循环20圈后，平均库伦效率为98.84％。实施例2一种高电导浆料的制备方法，包括以下步骤：将第一液体与第二液体搅拌40min至均匀，砂磨60min，得到高电导浆料，其中，第一液体的制备方法为：将水与乙醇混合搅拌5min至均匀，再加入分散剂，搅拌10min至均匀，得到第一液体，分散剂为三甲铵盐酸盐；第二液体的制备方法为：将碳类导体、PVP、EDTA和粘结剂混合，搅拌30min至均匀，得到第二液体，碳类导体为炭黑，粘结剂为聚丙烯酸甲酯；按质量份数计，水、乙醇、分散剂、碳类导体、PVP、EDTA和粘结剂的比为80：10：0.45：6.7：0.68：1.1：0.45。一种隔膜，将本实施例的高电导浆料以辊涂的方式涂覆在聚烯烃膜的正极侧，得到厚度为2微米的涂层，于70℃干燥0.5min后得到隔膜，其中，聚烯烃膜为聚乙烯膜。实施例2所得隔膜的分解电压为4.7V，130℃下1小时热缩率为1.2％，抗拉伸强度1620Kg/cm2，离子电导率：1.0×10-3s/cm-1。采用硫正极，锂为负极，组装成电池，在0.5C的倍率下循环100圈后容量保持率为98.5％，电池循环20圈后，平均库伦效率为96.18％。实施例3一种高电导浆料的制备方法，包括以下步骤：将第一液体与第二液体搅拌40min至均匀，砂磨60min，得到高电导浆料，其中，第一液体的制备方法为：将水与乙醇混合搅拌5min至均匀，再加入分散剂，搅拌10min至均匀，得到第一液体，分散剂为聚乙二醇；第二液体的制备方法为：将碳类导体、PVP、EDTA和粘结剂混合，搅拌40min至均匀，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高电导浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将第一液体与第二液体搅拌至均匀，砂磨，得到所述高电导浆料，其中，/n所述第一液体的制备方法为：将水与乙醇混合均匀，再加入分散剂，搅拌至均匀，得到所述第一液体，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐、三甲铵盐酸盐和聚乙二醇中的一种或多种的混合物；/n所述第二液体的制备方法为：将碳类导体、PVP、EDTA和粘结剂混合，搅拌至均匀，得到所述第二液体，所述碳类导体为石墨烯、Super-p或炭黑，所述粘结剂为PVDF或聚丙烯酸酯类；/n按质量份数计，所述水、乙醇、分散剂、碳类导体、PVP、EDTA和粘结剂的比为(30～90)：(6～10)：(0.1～0.5)：(1～7)：(0.1～0.7)：(0.4～1.2)：(0.1～0.5)。/n

【技术特征摘要】
1.一种高电导浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将第一液体与第二液体搅拌至均匀，砂磨，得到所述高电导浆料，其中，
所述第一液体的制备方法为：将水与乙醇混合均匀，再加入分散剂，搅拌至均匀，得到所述第一液体，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐、三甲铵盐酸盐和聚乙二醇中的一种或多种的混合物；
所述第二液体的制备方法为：将碳类导体、PVP、EDTA和粘结剂混合，搅拌至均匀，得到所述第二液体，所述碳类导体为石墨烯、Super-p或炭黑，所述粘结剂为PVDF或聚丙烯酸酯类；
按质量份数计，所述水、乙醇、分散剂、碳类导体、PVP、EDTA和粘结剂的比为(30～90)：(6～10)：(0.1～0.5)：(1～7)：(0.1～0.7)：(0.4～1.2)：(0.1～0.5)。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第一液体与第二液体搅拌至均匀的时间为15～50min。


3.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁海朝，徐锋，苏柳，苏碧海，
申请(专利权)人：河北金力新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13