一种改性负极导电剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种改性负极导电剂及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)对负极导电剂进行酸化处理，得到酸化负极导电剂；(2)将含氧官能团的负极导电剂材料和溶剂混合，加入导电聚合物和有机酸，搅拌后加入聚合引发剂，经聚合反应得到接枝聚苯胺

【技术实现步骤摘要】
一种改性负极导电剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种改性负极导电剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]新能源动力汽车日渐兴起，市场对动力电池的功率充放电也提出了越来越迫切的需求。
[0003]目前常规使用的锂离子动力电池负极导电剂，主要涵盖包括SP、KS
‑
6、VGCF等，目前负极常用的导电剂包含点状导电剂SP以及线状导电剂CNT。但常规的SP和CNT存在有分散性差或粘性差的问题，引起了业界的广泛关注。
[0004]CN108649207A公开了一种锂离子电池负极导电剂及含有该导电剂电池的制备方法，采用静电纺丝技术将硅量子点SiQDs混合到碳纳米纤维CNFs的微孔之中，合成硅量子点/碳纳米纤维复合物SiQDs/CNFs，然后用该复合物SiQDs/CNFs作为锂离子电池的负极导电剂。其所述负极导电剂存在有导电性能差，在点集中分散性差的问题。
[0005]CN108091877A公开了一种石墨烯改性导电剂及其制备方法。所述石墨烯改性导电剂化学式为：C
x
/C
y
/G
(1
‑
x
‑
y)
，其中x＝0～1，y＝0～1。其所述方法是以碳单质、石墨烯衍生物、含碳化合物为原料在介质中混合均匀并研磨，干燥，在非氧化性气体氛围中处理得到C
x
/C
y
/G
(1
‑
x
‑
y)/>。其所述改性导电剂粘结性能较差。
[0006]上述方案所述改性导电剂存在有导电性能差、分散性差或粘结性能差的问题，因此，开发一种导电性好、分散性好且粘结性能好的导电剂是十分必要的。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种改性负极导电剂及其制备方法和应用，本专利技术通过在负极导电剂表面通过化学接枝导电聚合物的方式改善负极导电剂的分散效果，避免小分子的引入，从而兼顾提高分散效果以及提高导电效果，从而改善石墨、导电剂间的电荷传导，提升锂电功率性能。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种改性负极导电剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0010](1)对负极导电剂进行酸化处理，得到酸化负极导电剂；
[0011](2)将含氧官能团的负极导电剂材料和溶剂混合，加入导电聚合物和有机酸，搅拌后加入聚合引发剂，经聚合反应得到接枝聚苯胺
‑
苯胺的负极导电剂分散液；
[0012](3)将接枝聚苯胺
‑
苯胺的负极导电剂分散液与有机酸混合，加入氧化还原引发剂，反应后加入碱调节pH后得到所述改性负极导电剂。
[0013]本专利技术一方面通过在酸性环境中对负极导电剂表面进行酸化处理，制造含氧官能团；然后在酸性环境的水系的负极导电剂分散液中，聚合导电聚合物，通过引入有机酸如丙
烯酸、衣康酸、马来酸等，掺杂有机酸分解产生的H
+
离子进入聚合物主链，从而使聚三苯胺呈现较高的导电性；另一方面在导电聚合物链段的最外侧，通过有机酸，引入水系无机酸，比如稀盐酸、稀硫酸等等，加强改性负极导电剂在水分散液中的悬浮稳定，改善其分散性能；最后将改性负极导电剂分散液通过中和达到中性。
[0014]优选地，步骤(1)所述导电剂包括碳纳米管(CNT)、导电炭黑SP、管状VGCF或片状石墨中的任意一种或至少两种的组合，优选为碳纳米管。
[0015]优选地，步骤(1)所述酸化处理的酸化剂包括浓硫酸、浓硝酸或浓盐酸中的任意一种或至少两种的组合。
[0016]优选地，所述酸化处理的方式包括水浴加热。
[0017]优选地，所述酸化处理的温度为35～50℃，例如：35℃、38℃、40℃、45℃或50℃等。
[0018]优选地，所述酸化处理的时间为6～8h，例如：6h、6.5h、7h、7.5h或8h等。
[0019]优选地，步骤(2)所述溶剂包括去离子水。
[0020]优选地，所述混合的方式包括超声分散。
[0021]优选地，步骤(2)所述导电聚合物包括三苯胺、苯胺或吡咯中的任意一种或至少两种的组合。
[0022]优选地，步骤(2)所述有机酸包括马来酸、衣康酸或丙烯酸中的任意一种或至少两种的组合。
[0023]优选地，步骤(2)所述氧官能团的负极导电剂材料、导电聚合物和有机酸的质量比为(85～90):(6～10):(3～5)，例如：85:10:5、86:10:4、88:8:4、89:7:4或90:6:4等。
[0024]优选地，步骤(2)所述聚合引发剂包括硫酸钾和/或过硫酸铵。
[0025]优选地，步骤(2)所述聚合反应的温度为30～40℃，例如：30℃、32℃、35℃、38℃或40℃等。
[0026]优选地，步骤(2)所述聚合反应的时间为5～8h，例如：5h、6h、7h或8h等。
[0027]优选地，步骤(3)所述有机酸包括马来酸、衣康酸或丙烯酸中的任意一种或至少两种的组合。
[0028]优选地，步骤(3)所述有机酸与所述接枝聚苯胺
‑
苯胺的负极导电剂分散液中负极导电剂的质量比为(5～10):(85～90)，例如：5:85、5:88、8:88、9:86或10:90等。
[0029]优选地，步骤(3)所述氧化还原引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、偶氮二异丁基眯或过氧化乙烯丙酮中的任意一种或至少两种的组合。
[0030]优选地，步骤(3)所述反应的温度为70～90℃，例如：70℃、75℃、80℃、85℃或90℃等。
[0031]优选地，步骤(3)所述反应的时间为4～6h，例如：4h、4.5h、5h、5.5h或6h等。
[0032]优选地，步骤(3)所述pH为6.5、6.8、7、7.2或7.5等。
[0033]第二方面，本专利技术提供了一种改性负极导电剂，所述改性负极导电剂通过如第一方面所述方法制得。
[0034]第三方面，本专利技术提供了一种负极极片，所述负极极片包含如第二方面所述的改性负极导电剂。
[0035]第四方面，本专利技术提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包含如第三方面所述的负极极片。
[0036]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0037](1)本专利技术通过羧酸化负极导电剂，在表面引入导电聚合物，使得负极导电剂同时提高导电剂及在水系中的分散性，设计负极导电剂酸化处理，表面具有羧酸官能团，接枝苯胺、三苯胺等，以此来提升负极导电剂的导电性和对石墨、SP的亲油性，从而提升导电网络的导电能力；其次，通过在导电聚合物末端引入羧酸官能团，以改善提升负极导电剂在水系分散液中的分散能力，提升负极导电剂在负极浆料中的匀浆效率，避免负极导电剂自身缠绕吸附带来的颗粒絮凝，有效改善导电剂在极片中的分散能力。从而进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性负极导电剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)对负极导电剂进行酸化处理，得到酸化负极导电剂；(2)将含氧官能团的负极导电剂材料和溶剂混合，加入导电聚合物和有机酸，搅拌后加入聚合引发剂，经聚合反应得到接枝高分子导电聚合物的负极导电剂分散液；(3)将接枝聚苯胺
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苯胺的负极导电剂分散液与有机酸混合，加入氧化还原引发剂，反应后加入碱调节pH后得到所述改性负极导电剂。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述导电剂包括碳纳米管、导电炭黑SP、管状VGCF或片状石墨中的任意一种或至少两种的组合，优选为碳纳米管；优选地，步骤(1)所述酸化处理的酸化剂包括浓硫酸、浓硝酸或浓盐酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述酸化处理的方式包括水浴加热；优选地，所述酸化处理的温度为35～50℃；优选地，所述酸化处理的时间为6～8h。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述溶剂包括去离子水；优选地，所述混合的方式包括超声分散。4.如权利要求1
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3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述导电聚合物包括三苯胺、苯胺或吡咯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(2)所述有机酸包括马来酸、衣康酸或丙烯酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(2)所述氧官能团的负极导电剂材料、导电聚合物和有机酸的质量比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳铮，殷军，曾汉民，徐悦斌，何巍，何厚刚，刘建华，刘金成，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：