一种复合导电浆料及制备方法、正极极片及锂离子电池技术

本发明专利技术涉及一种复合导电浆料及制备方法、正极极片及锂离子电池，该复合导电浆料由电子导体材料、离子导体材料、补锂材料、分散剂、粘结剂和第一液体溶剂混合制备而成，且其固含量为0.2％～50％，粘度范围为1000mPa.s～10000mPa.s；优选地，所述固含量为1％～25％，所述粘度范围为2000mPa.s～8000mPa.s。通过电子导材料体、离子导体材料、补锂材料的协同作用，可提高所制得正极极片的容量发挥和循环稳定性，从而使锂离子电池的容量、倍率性能和循环稳定性提高，而且该复合导电浆料制备工艺简单，生产加工容易、成本低，有利于实现大批量生产，广泛普及应用。广泛普及应用。广泛普及应用。

【技术实现步骤摘要】
一种复合导电浆料及制备方法、正极极片及锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种复合导电浆料及制备方法、正极极片及锂离子电池。

技术介绍

[0002]目前，无论是新能源汽车还是3C产品，其核心主要是锂离子电池，随着科学技术的发展以及人民物质生活水平的提高，人们对锂离子电池提出了更高的要求，如何兼具高的能量密度、安全稳定性和长循环寿命，是锂离子电池亟需解决的问题。而锂离子电池的核心部件就是正负极材料，现有的锂离子电池主要包括三元材料等构成的正极和石墨、硅等构成的负极，所以，需要通过提高材料的克容量或者增强结构稳定性来提高电池的性能。
[0003]正极材料作为锂离子电池容量发挥的主要影响因素之一，受到研究者的广泛研究。但是申请人发现：正极材料在实际使用时，往往会存在界面问题，比如：在电解液和正极材料表面产生副反应以及电解质膜的产生；为此，对其改性的研究非常多，比如：可以通过一定的处理手段在正极材料表面包覆金属氧化物、非金属氧化物、无机物、快离子导体等，来提高材料的循环、安全等性能，但是表面的包覆物质可能会影响离子以及电子的传导。所以目前导电浆料广泛应用在锂离子电池的制备过程中来提高整体材料的电子导率。例如：专利号为CN201711368842.2的专利，通过加入碳纳米管作为电子导体改善材料的电子导率，但是并没有对离子传导的提升，从而限制倍率等电性能的进一步提高。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种可提高正极极片的比容量、倍率性能和循环稳定性，且生产加工容易、成本低，有利于实现大批量生产的复合导电浆料和制备方法，以及采用了该复合导电浆料制得的正极极片和该正极极片组装的锂离子电池。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种复合导电浆料，由电子导体材料、离子导体材料、补锂材料、分散剂、粘结剂和第一液体溶剂混合制备而成，且其固含量为0.2％～50％，粘度范围为1000mPa.s～10000mPa.s；优选地，所述固含量为1％～25％，所述粘度范围为2000mPa.s～8000mPa.s。
[0007]进一步地，所述电子导体材料的质量比为a，所述离子导体材料的质量比为b，所述补锂材料的质量比为c，所述分散剂的质量比为d，所述粘结剂的质量比为e，所述第一液体溶剂的质量比为f，而且0.1％≤a≤29.9％，0.1％≤b≤29.9％，0≤c≤29.8％、0≤d≤10％，0≤e≤24.8％，50％≤f≤99.8％，a+b+c+d+e+f＝100％。
[0008]进一步地，所述电子导体材料为无定型碳、导电石墨、纳米石墨、导电炭黑、碳纳米管、碳纤维、富勒烯、石墨烯、导电聚合物或部分碳化的导电聚合物中的一种或多种；
[0009]所述离子导体材料为Li
1+a1
Al
a1
Ge
2-a1
(PO4)3、Li
3b1
La
2/3-b1
TiO3、LiZr
2-c1
Ti
c1
(PO4)3、Li
1+d1
Al
d1
Ti
2-d1
(PO4)3、Li
4-e1
Ge
1-e1
P
e1
S4、Li
7-2n-m
M
n
La3Zr
2-m
M
’
m
O
12
、Li7P3S
11
、Li3PS4、Li3PO4、
Li4P2O7、LiPO3、Li3BO3、Li2B4O7、Li2ZrO3、LiAlO2、LiNbO3、Li4SnS4、Li4Ti5O
12
、Li4SiO4、Li2SiO3、LiTaO3、Li2CO3、Li4GeO4、LiF中的一种或多种；其中，0≤a1≤2，0≤b1≤2/3，0≤c1≤2，0≤d1≤2，0≤e1≤1，0≤n≤3，0≤m≤2，M为Ge和Al中的至少一种，M
’
为Nb、Ta、Te与W中的一种或多种；
[0010]所述补锂材料为Li3N、LiF、Li2S2、Li2S、Li2O2、Li2C2O4、Li2NiO2、Li2CuO2、Li2S2O3、Li2S2O4、Li2S2O5、Li2S2O6、Li2S4O6、Li5Fe5O8、Li5±
x
M”y
O4、Li
z
M
”’
1-z
、a2Li2MnO3·
(1-a2)LiM
””
O2、Li
1+e2
Ni
0.5
Mn
1.5
O4中的一种或多种；其中，0≤x≤5，y＞0，0＜z＜1，0<a2≤1，e2＞0，M”为Fe、Al、Co、Mn、Zn、Ni、Pt、Ni、Sb、Te、Ti、V、Mo、Nb、B、Si、Ge、Sn中的任意一种或多种，M
”’
为Si、C、B、Mg、Al、Zn、Sn、Cu、Fe、Ni、Mn、Co、Ti中的任意一种或多种，M
””
为Fe、Al、Co、Mn、Ni、Cr、Ti、V、Mg、Ru中的任意一种或多种；
[0011]所述分散剂为无机分散剂、有机分散剂、高分子分散剂中的一种或多种；
[0012]所述第一液体溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、苯甲醇、丙酮、乙腈、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、苯、甲苯、二甲苯、甲醚、乙醚和乙二醇二甲醚中一种或多种。
[0013]进一步地，所述无机分散剂为聚磷酸盐或硅酸盐，所述有机分散剂为阴离子型分散剂、非离子型分散剂或阳离子型分散剂，所述高分子分散剂为聚羧酸盐、聚丙烯酸衍生物、顺丁烯二酸醉共聚物或非离子型水溶性高分子，所述粘结剂为热熔型粘结剂、溶剂型粘结剂、乳液型粘结剂和无溶剂型粘结剂中的一种。
[0014]进一步地，所述离子导体材料的中值粒径和补锂材料的中值粒径均小于等于30μm，优选地，所述离子导体材料的中值粒径和补锂材料的中值粒径均小于等于1μm。
[0015]进一步地，所述离子导体材料为晶态、非晶态或晶态-非晶态的混合态，所述补锂材料为晶态、非晶态或晶态-非晶态的混合态。
[0016]进一步地，所述电子导体材料、离子导体材料、补锂材料分别由电子导体前驱物、离子导电前驱物、补锂材料前驱物与第二液体溶剂通过溶胶凝胶法、溶剂热法、固相法、熔盐法、自蔓延法中的一种或多种方法制备而成。
[0017]进一步地，所述电子导体前驱物为葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、烷、烯、醇、醛和有机酸中的一种或多种，所述离子导体料前驱物由锂盐与离子导体前驱体组成，所述补锂材料前驱物由锂盐与补锂材料前驱体组成。
[0018]进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合导电浆料，其特征在于，由电子导体材料、离子导体材料、补锂材料、分散剂、粘结剂和第一液体溶剂混合制备而成，且其固含量为0.2％～50％，粘度范围为1000mPa.s～10000mPa.s。2.根据权利要求1所述的复合导电浆料，其特征在于，所述电子导体材料的质量比为a，所述离子导体材料的质量比为b，所述补锂材料的质量比为c，所述分散剂的质量比为d，所述粘结剂的质量比为e，所述第一液体溶剂的质量比为f，而且0.1％≤a≤29.9％，0.1％≤b≤29.9％，0≤c≤29.8％、0≤d≤10％，0≤e≤24.8％，50％≤f≤99.8％，a+b+c+d+e+f＝100％。3.根据权利要求2所述的复合导电浆料，其特征在于，所述电子导体材料为无定型碳、导电石墨、纳米石墨、导电炭黑、碳纳米管、碳纤维、富勒烯、石墨烯、导电聚合物或部分碳化的导电聚合物中的一种或多种；所述离子导体材料为Li
1+a1
Al
a1
Ge
2-a1
(PO4)3、Li
3b1
La
2/3-b1
TiO3、LiZr
2-c1
Ti
c1
(PO4)3、Li
1+d1
Al
d1
Ti
2-d1
(PO4)3、Li
4-e1
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1-e1
P
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S4、Li
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、Li3PS4、Li3PO4、Li4P2O7、LiPO3、Li3BO3、Li2B4O7、Li2ZrO3、LiAlO2、LiNbO3、Li4SnS4、Li4Ti5O
12
、Li4SiO4、Li2SiO3、LiTaO3、Li2CO3、Li4GeO4、LiF中的一种或多种；其中，0≤a1≤2，0≤b1≤2/3，0≤c1≤2，0≤d1≤2，0≤e1≤1，0≤n≤3，0≤m≤2，M为Ge和Al中的至少一种或两种，M
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为Nb、Ta、Te与W中的一种或多种；所述补锂材料为Li3N、LiF、Li2S2、Li2S、Li2O2、Li2C2O4、Li2NiO2、Li2CuO2、Li2S2O3、Li2S2O4、Li2S2O5、Li2S2O6、Li2S4O6、Li5Fe5O8、Li5±
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为Si、C、B、Mg、Al、Zn、Sn、Cu、Fe、Ni、Mn、Co、Ti中的任意一种或多种，M
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为Fe、Al、Co、Mn、Ni、Cr、Ti、V、Mg、Ru中的任意一种或多种；所述分散剂为无机分散剂、有机分散剂、高分子分散剂中的一种或多种；所述第一液体溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、苯甲醇、丙酮、乙腈、碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振宇，董彬彬，巩志男，
申请(专利权)人：北京卫蓝新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：