导电剂、电极浆料、电极片及电池制造技术

本发明专利技术提供了一种导电剂，包括导电炭黑、第一碳纳米管、第二碳纳米管以及石墨烯，所述导电炭黑、第一碳纳米管、第二碳纳米管以及石墨烯的质量比为(0.1

【技术实现步骤摘要】
导电剂、电极浆料、电极片及电池


[0001]本专利技术涉及电池
，具体涉及一种导电剂、电极浆料、电极片及电池。

技术介绍

[0002]在锂离子电池的制备过程中，经常需要在正负极配料中添加一定量的导电剂。导电剂能够与正负极活性材料有效接触，形成良好的导电网络，从而改善电池的倍率性能。对于高性能的电子设备而言，选择合适的导电剂尤为重要。目前三元体系中已有的导电剂方案大多采用一种或者两种常规导电剂的使用，这种导电剂的选择不足以使电池内部形成完整的导电网络，不利于电池的倍率和低温性能；同时一种或两种导电剂的使用，为了达到某个极片电导率，往往存在导电剂加入过多的现象，导致极片压实不足；另外，导电剂加入过多就会减少电极活性材料含量，降低电池的容量和能量密度。

技术实现思路

[0003]本申请内容旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，在本申请的第一个方面，提供一种导电剂，所述导电剂包括导电炭黑、第一碳纳米管、第二碳纳米管以及石墨烯，所述导电炭黑、第一碳纳米管、第二碳纳米管以及石墨烯的质量比为(0.1-1.0)∶(0.2-0.8)∶(0.1-1.2)∶(0.1-0.5)，所述第一碳纳米管的管长为10-90μm，所述第二碳纳米管的管长为5-50μm，且所述第一碳纳米管的管长大于所述第二碳纳米管的管长。
[0004]在本申请的第二个方面，提供一种电极浆料，所述电极浆料包括电极材料、粘结剂和如上面所述的导电剂。
[0005]在本申请的第三个方面，提供一种电极片，所述电极片包括集流体和设有所述集流体上的电极材料层，所述电极材料层包括由如上面所述的电极浆料形成的涂层。
[0006]在本申请的第四个方面，提供一种电池，所述电池包括如上面所述的电极片。
[0007]本专利技术的有益效果：本专利技术通过将导电炭黑、第一碳纳米管、第二碳纳米管以及石墨烯按照上述比例配合使得导电剂应用于电极材料中时，在电极材料中形成点对点、点对线、线对线、点对面以及面对面的导电网络，能够提高电极材料的导电率，将应用于电池中时可以提高电池在不同倍率下的电性能以及不同低温下的电性能。
附图说明
[0008]图1为本专利技术一实施例提供一种导电炭黑与正极材料颗粒之间的连接结构示意图。
[0009]图2为本专利技术一实施例提供的一种第一碳纳米管与正极材料颗粒之间的连接结构示意图。
[0010]图3为本专利技术一实施例提供的一种第二碳纳米管与正极材料颗粒之间的连接结构示意图。
[0011]图4为本专利技术一实施例提供的一种第二碳纳米管包覆于正极材料颗粒表面的连接
结构示意图。
[0012]图5为本专利技术一实施例提供的一种石墨烯与正极材料颗粒之间的连接结构示意图。
[0013]图6为本专利技术一实施例提供的一种正极浆料中导电炭黑与正极材料颗粒部分的SEM图。
[0014]图7为本专利技术一实施例提供的一种正极浆料中第一碳纳米管与正极材料颗粒部分的SEM图。
[0015]图8为本专利技术一实施例提供的一种正极浆料中第二碳纳米管包覆于正极材料颗粒表面的SEM图。
[0016]图9为本专利技术一实施例提供的一种正极浆料中石墨烯与正极材料颗粒部分的SEM图。
具体实施方式
[0017]以下所述是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本专利技术的保护范围。
[0018]请一并参阅图1-图9，本专利技术一实施例提供一种导电剂，所述导电剂包括导电炭黑100、第一碳纳米管300、第二碳纳米管400以及石墨烯500，所述导电炭黑100、第一碳纳米管300、第二碳纳米管400以及石墨烯500的质量比为(0.1-1.0)∶(0.2-0.8)∶(0.1-1.2)∶(0.1-0.5)，所述第一碳纳米管300的管长为10-90μm，所述第二碳纳米管400的管长为5-50μm，且所述第一碳纳米管300的管长大于所述第二碳纳米管400的管长。
[0019]本专利技术提供的导电剂应用于电极材料中时，通过导电炭黑100、第一碳纳米管300、第二碳纳米管400以及石墨烯500可以在电极材料中形成点对点、点对线、线对线、点对面以及面对面的导电网络。
[0020]其中导电炭黑100为具有一定刚性的纳米颗粒，可以实现电极材料之间的点与点之间的导通，也就是说，在电极材料颗粒200之间具有导电炭黑100颗粒，电极材料颗粒200之间通过导电炭黑100进行电连接(如图1和图6所示)，把电极材料颗粒200看做一个点状，两个电极材料颗粒200之间通过导电炭黑100颗粒实现点对点的导电连接，或者两个导电炭黑100颗粒之间通过其他导电炭黑颗粒实现点对点之间的导电连接。一般电极材料在充放电过程中具有一定的体积收缩和膨胀，导电炭黑100在吸附电解液后具有一定的弹性，即使电极材料体积变化，导电炭黑100仍然可以实现点对点的电导通。
[0021]第一碳纳米管300和第二碳纳米管400具有一定的管长，呈线状分布于电极材料颗粒之间，实现电极材料颗粒200与第一碳纳米管300或者与第二碳纳米管400之间的电连接，把电极材料颗粒200看做一个点状，把第一碳纳米管300或者第二碳纳米管400看做一个线状，即实现了点对线的导电连接(如图2、图3和图7所示)。而两个第一碳纳米管300之间的电连接、两个第二碳纳米管400之间的电连接或者第一碳纳米管300和第二碳纳米管400之间的电连接，即实现了线对线的导电连接。优选的，所述第一碳纳米管300的管径大于所述第二碳纳米管400的管径，管径较小的第二碳纳米管400具有一定的柔性，柔性的第二碳纳米管400可以像蚕茧一样均匀的包覆在电极材料颗粒200的表面，相当于在电极材料颗粒200
表面均匀的包覆一层导电层，提高电极材料颗粒200表面的导电性(如图4和图8所示)。
[0022]石墨烯500为层状结构，具有连续表面，把石墨烯500看成一个面，石墨烯500之间的电连接即为面对面的导电连接，石墨烯500与电极材料颗粒200之间的电连接即为点对面的导电连接(如图5和图9所示)。
[0023]本专利技术通过将导电炭黑100、第一碳纳米管300、第二碳纳米管400以及石墨烯500按照上述比例配合使得导电剂应用于电极材料中时，在电极材料中形成的导电网络能够极大地提高电极材料的导电率，将应用于电池中时可以提高电池在不同倍率下的电性能以及不同低温下的电性能。
[0024]优选的，所述导电炭黑的粒径为100-600nm。本申请中，将导电炭黑的粒径设置在该范围内，使得导电炭黑能够更好的实现与电极材料颗粒之间的点对点的电连接。
[0025]优选的，所述导电炭黑、第一碳纳米管、第二碳纳米管以及石墨烯的质量比为(0.5-0.7)∶(0.3-0.5)∶(0.6-0.8)∶(0.1-0.3)。按照上述比例的导电剂应用于正极材料中，采用该正极材料制成的正极片的极片纵向电阻率在12Ω
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电剂，其特征在于，所述导电剂包括导电炭黑、第一碳纳米管、第二碳纳米管以及石墨烯，所述导电炭黑、第一碳纳米管、第二碳纳米管以及石墨烯的质量比为(0.1-1.0)∶(0.2-0.8)∶(0.1-1.2)∶(0.1-0.5)，所述第一碳纳米管的管长为10-90μm，所述第二碳纳米管的管长为5-50μm，且所述第一碳纳米管的管长大于所述第二碳纳米管的管长。2.如权利要求1所述的导电剂，其特征在于，所述导电炭黑的粒径为100-600nm。3.如权利要求1所述的导电剂，其特征在于，所述导电炭黑、第一碳纳米管、第二碳纳米管以及石墨烯的质量比为(0.5-0.7)∶(0.3-0.5)∶(0.6-0.8)∶(0.1-0.3)。4.如权利要求2所述的导电剂，其特征在于，所述导电炭黑的粒径为300-500nm，所述第一碳纳米管的管长为20-30μm，所述第二碳纳米管的管长为10-20μm。5.一种电极浆料，其特征在于，所述电极浆料包括电极材料、粘结剂和如权利要求1-4任一项所述的导电剂。6.如权利要求5所述的电极浆料，其特征在于，所述电极材料为正极材料，所述正极材料与所述导电剂以及所述粘结剂的质量比为100∶(0.5-2.5)∶(0.2-2.0)。7.如权利要求6所述的电极浆料，其特征在于，所述正极材料与所述导电剂以及所述粘结剂的质量比为100∶(1.0-1.8)∶(0.5-1.6)。8.如权利要求6所述的电极浆料，其特征在于，所述正极材料为第一正极材料和第二正极材料的至少一种，所述第一正极材料为LiNi
x
Co
y
M
z
，所述第二正极材料为磷酸锰铁锂、磷酸锰钒锂、磷酸铬铁锂和锰酸锂中的至少一种；其中，所述x满足：0.33≤x≤0.98，所述y满足：0.01≤y≤0.33，所述z满足：0.01≤z≤0.33，且x+y+z＝1；所述M为Mn、Al、Zr、Ti、Y、Sr和W中的至少一种。9.如权利要求8所述的电极浆料，其特征在于，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈娜，田业成，邓暄炜，郝嵘，潘仪，
申请(专利权)人：上海弗迪实业有限公司，
类型：发明
国别省市：