一种石墨烯碳纳米管正极片及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯碳纳米管正极片。正极片包括：集流体和涂布在所述集流体上的导电涂层。所述导电涂层由导电浆料涂覆固化得到。所述导电浆料由以下成分组成：活性物质：有机膨润土：聚丙烯酸：羧甲基纤维素：导电剂质量比为70～97.5％：0.1～5％：0.5～15％：0.5～10％：1～5％；其中所述导电剂由碳纳米管：石墨烯：超级导电炭黑按质量比0.5～1.5：0.5～1.5：1～2组成。所述石墨烯的粒径为50～400nm，碳纳米管管径为5～10nm。所述活性物质由LiNi

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯碳纳米管正极片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电极材料领域，具体涉及一种石墨烯碳纳米管正极片及以及一种石墨烯碳纳米管正极片的制备方法。

技术介绍

[0002]现有的锂离子电池普遍使用涂碳铝箔作为正极材料的载体，然而，涂碳铝箔或多或少存在涂碳层附着力较差易剥落，为提高附着力而增加碳导电浆料的粘结剂，会降低涂碳层的导电率；此外，铝箔表面存在氧化铝膜，影响涂碳铝箔的导电性能等缺陷。
[0003]因此，开发一种导电性好、耐腐蚀性、散热性和粘结性好的正极片，能有效提高锂电池的放电能力、延长循环寿命的锂电池对促进锂电池领域的进一步发展具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0004]专利技术人经分析发现：现有的在涂碳铝箔上通过添加分散剂来使涂碳层牢固的附着于集流体上；为保证涂碳层与集流体之间的附着力，分散剂的使用量较大；但是由于使用的分散剂为电子的不良导体，因此会限制导电涂层的电子导通能力，进而限制电极整体的电子导通能力，不利于电化学体系倍率性能的发挥。本专利技术通过活性物质、三种复合导电剂以及分散剂的复配下，制备得到的石墨烯碳纳米管正极片，不仅能抑制电池极化、减少热效应，此外，在不影响导电涂层与集流体之间的结合力的同时，还提高了正极片的导电能力。
[0005]本专利技术一方面提供一种石墨烯碳纳米管正极片，所述石墨烯碳纳米管正极片包括：集流体和涂布在所述集流体上的导电涂层；所述导电涂层由导电浆料涂覆固化得到。所述导电浆料由以下成分组成：活性物质：有机膨润土：聚丙烯酸：羧甲基纤维素：导电剂质量比为70～97.5％：0.1～5％：0.5～15％：0.5～10％：1～5％；其中所述导电剂由碳纳米管：石墨烯：超级导电炭黑按质量比0.5～1.5：0.5～1.5：1～2组成。所述石墨烯的粒径为50～400nm，碳纳米管管径为5～10nm。所述活性物质由LiNi
0.8
Co
0.15
Al
0.05
O2和LiMn2O4按质量比1.7～8∶1组成。所述导电涂层的厚度为0.1～4μm。
[0006]本专利技术另一方面提供一种石墨烯碳纳米管正极片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0007]将导电浆料涂覆于所述集流体上，烘干后压片处理得到所述石墨烯碳纳米管正极片。
[0008]本专利技术取得的有益效果包括以下内容中的至少一项：
[0009]1、本专利技术的石墨烯碳纳米管正极片在不影响导电涂层与集流体之间的结合力的同时，还有利于提高正极片的导电能力。例如，常温下，电导率不超过3
×
10
‑8Ω
·
m，极片剥离强度不低于90N/m。
[0010]2、本专利技术制备的石墨烯碳纳米管正极片，通过导电浆料与集流体的涂敷，提供了一种导电性好、耐腐蚀性、散热性和粘结性好的电极材料。此外，本专利技术通过活性物质、三种
复合导电剂以及分散剂的复配下，制备得到的石墨烯碳纳米管正极片，能抑制电池极化、减少热效应。
具体实施方式
[0011]在本专利技术的一个示例性实施例中，石墨烯碳纳米管正极片包括：集流体和涂布在所述集流体上的导电涂层；所述导电涂层由导电浆料涂覆固化得到；所述集流体可以是铝箔，然而，本专利技术并不限于此。
[0012]所述导电浆料由以下成分组成：活性物质：有机膨润土：聚丙烯酸：羧甲基纤维素：导电剂质量比为70～97.5％：0.1～5％：0.5～15％：0.5～10％：1～5％；其中所述导电剂由碳纳米管：石墨烯：超级导电炭黑按质量比0.5～1.5：0.5～1.5：1～2组成。所述石墨烯的粒径为50～400nm，碳纳米管管径为5～10nm。所述活性物质由LiNi
0.8
Co
0.15
Al
0.05
O2和LiMn2O4按质量比1.7～8∶1组成。所述导电导电涂层的厚度为0.1～4μm。
[0013]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述导电涂层的厚度可以是2.5～3.5μm。导电涂层的厚度不足会导致集流体易于被电极活性物质腐蚀，集流体导电涂层的厚度太厚会影响电化学体系的电化学性能。
[0014]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述活性物质：有机膨润土：聚丙烯酸：羧甲基纤维素：导电剂质量比为75～90％：1.5～4％：3～10％：2～8％：2～4％。进一步，所述活性物质：有机膨润土：聚丙烯酸：羧甲基纤维素：导电剂质量比为80～85％：2～3％：5～8％：4～6％：2.5～3％。
[0015]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述碳纳米管：石墨烯：超级导电炭黑质量比为0.8～1.2：0.8～1.2：1.2～1.6。所述石墨烯的粒径为100～300nm，碳纳米管管径为7～9nm。
[0016]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述导电浆料的溶剂为去离子水、无水乙醇、碱性溶液中的至少一种。所述碱性溶液的PH为9～10。
[0017]在本专利技术的一个示例性实施例中，将有机膨润土、聚丙烯酸和羧甲基纤维素混合并滴加去离子水充分溶解，得到第一混合物，在第一混合物中加入导电剂搅拌均匀得到第二混合物，在第二混合物中加入活性物质进一步搅拌均匀，得到所述的石墨烯碳纳米管复合导电浆料。将导电浆料均匀涂覆于集流体上，烘干后进行压片，得到石墨烯碳纳米管正极片。例如，90～130℃下，涂覆后置于真空干燥箱中干燥7～12h，再压片处理。然而，本专利技术并不限于此。
[0018]本专利技术中有机膨润土、聚丙烯酸以及羧甲基纤维素作为分散剂；碳纳米管、石墨烯以及超级导电炭黑作为导电剂。先将分散剂进行溶解的目的是为了保证后面制备的浆料在静止状态时粘度较高，可以有效防止浆料的沉淀和团聚。例如，形成浆料时，导电剂：分散剂：溶剂的质量比可以为2～5:0.1～5:90～97.9，然而，本专利技术并不限于此。
[0019]本专利技术石墨烯碳纳米管正极片的制备方法包括以下步骤：
[0020]将导电浆料涂覆于所述集流体上，烘干后压片处理得到所述石墨烯碳纳米管正极片。压片处理可以采用辊压机。以下实施例为具体操作步骤：
[0021]实施例1
[0022]将实验需要的活性物质、碳纳米管、石墨烯和超级导电炭黑进行研磨，原料按有机膨润土：聚丙烯酸：羧甲基纤维素质量比为2％：3％：3％，滴加去离子水，进行磁力恒温搅
拌，充分溶解后，加入导电剂搅拌均匀，其中碳纳米管：石墨烯：超级导电炭黑质量比0.8：0.8：1，石墨烯的粒径为100nm，碳纳米管管径为6nm，最后加入活性物质进一步搅拌，其中活性物质LiNi
0.8
Co
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0.05
O2和LiMn2O4质量比2∶1，得到所述的石墨烯碳纳米管复合导电浆料。把导电浆料涂覆在铝箔上，可以使用涂覆机抹刀使导电浆料均匀涂抹在铝箔上，涂覆后置于真空干燥箱中，100℃下，干燥8h，再经压片处理得到所述石墨烯碳纳米管正极材料，经裁剪得到的石墨烯碳纳米管正极片。
[0023]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯碳纳米管正极片，其特征在于，所述石墨烯碳纳米管正极片包括：集流体和涂覆在所述集流体上的导电涂层；所述导电涂层由导电浆料涂覆固化得到；所述导电浆料由以下成分组成：活性物质：有机膨润土：聚丙烯酸：羧甲基纤维素：导电剂质量比为70～97.5％：0.1～5％：0.5～15％：0.5～10％：1～5％；其中所述导电剂由碳纳米管：石墨烯：超级导电炭黑按质量比0.5～1.5：0.5～1.5：1～2组成；所述石墨烯的粒径为50～400nm，碳纳米管管径为5～10nm；所述活性物质由LiNi
0.8
Co
0.15
Al
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O2和LiMn2O4按质量比1.7～8：1组成；所述导电涂层的厚度为0.1～4μm。2.根据权利要求1所述的石墨烯碳纳米管正极片，其特征在于，所述导电涂层的厚度为2.5～3.5μm。3.根据权利要求1所述的石墨烯碳纳米管正极片，其特征在于，所述集流体为铝箔。4.根据权利要求1所述的石墨烯碳纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑛，王欣，肖双，张立君，冯彩霞，
申请(专利权)人：山东玉皇新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：