一种导电粘结剂的制备方法、电池极片及电池技术

本发明专利技术涉及一种导电粘结剂的制备方法、电池极片及电池，所述制备方法包括如下步骤：步骤1、制备改性碳纳米管；步骤2、将步骤1中所述改性碳纳米管在水中分散，得第二改性碳纳米管水分散液；步骤3、将丙烯酸类多元共聚物加入到步骤2中制备的第二改性碳纳米管水分散液中，机械混合，即得。本发明专利技术提高了碳纳米管在粘结剂中的分散水平，提高了电极材料的剥离强度及电化学性能。电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种导电粘结剂的制备方法、电池极片及电池


[0001]本专利技术属于储能
，具体涉及一种导电粘结剂的制备方法、电池极片及电池。

技术介绍

[0002]碳纳米管是由单层或多层石墨卷曲而成的一维管状纳米材料，具有诸多优越特性，将其应用于电极浆料中，相较于导电炭黑，导电石墨，导电碳纤维等传统导电剂而言，具有更高的电子导电率，此外，碳纳米管还能够有效提高电池的大电流放电能力，显著提高电池容量，且其优良的导热性能还有利于电池充放电过程中的散热，减少电极极化，提高电池的高低温性能，延长电池的循环寿命，因此将碳纳米管在锂离子动力电池电极上具有诱人的应用前景。
[0003]然而，目前将碳纳米管应用于电极浆料上通常有2种方法：1)、在制备电极浆料时，将碳纳米管先分散于水中，然后再将碳纳米管的水分散液加入电极浆料中，采用该种方法制备的电极浆料，不管在制备过程中，碳纳米管在水溶液中分散的如何好，一旦将其加入到电极浆料中，由于体系的变化，由于碳纳米管在相互之间范德华力的作用下，很容易相互缠结团聚在一起，导致其在电极浆料中的分散不均，从而影响碳纳米管在电极浆料中导电性能等各方面性能的发挥。2)将碳纳米管先加入到粘结剂中，利用碳纳米管的羧基和粘结剂中的羧基、氰基等，在氢键力的作用下，形成三维网状结构，然后再将具有三维网状结构的粘结剂添加到电极浆料中，此时，碳纳米管受到粘结剂的包覆阻隔，实现了碳纳米管在电极浆料中的有效分散，避免了碳纳米管的团聚，但是该方法虽能够解决碳纳米管在电极浆料中的分散问题，但是却将分散难点集中在了碳纳米管在粘结剂的分散中，因此，如何制备一种锂电池负极粘结剂，实现碳纳米管在粘结剂中的有效分散，从而提高电极各方面的电化学性能，显得尤为重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供了一种导电粘结剂的制备方法、电池极片及电池，其提高了碳纳米管在粘结剂中的分散水平，提高了电极材料的剥离强度及电化学性能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案如下：
[0006]技术方案一：
[0007]一种导电粘结剂的制备方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1、制备改性碳纳米管；
[0009]步骤2、将步骤1中所述改性碳纳米管在水中分散，得第二改性碳纳米管水分散液；
[0010]步骤3、将含有丙烯酸类多元共聚物的粘结剂聚合物加入到步骤2中制备的所述第二改性碳纳米管水分散液中，机械混合，即得导电粘结剂。
[0011]作为优选的技术方案，所述步骤3后，还包括步骤：
[0012]步骤4、将步骤3制得的所述导电粘结剂进行旋蒸浓缩，得浓缩后导电粘结剂。
[0013]作为优选的技术方案，步骤1所述制备改性碳纳米管，包括以下步骤：
[0014]将氧化剂溶于水中，得氧化剂水溶液；将碳纳米管加入到所述氧化剂水溶液中，超声1
‑
5小时，得第一混合溶液；将所述第一混合溶液于20
‑
80℃下搅拌2
‑
48小时，得第一改性碳纳米管水分散液；之后，将所述第一改性碳纳米管水分散液过滤，洗涤，得所述改性碳纳米管。作为优选的技术方案，所述氧化剂水溶液的质量百分浓度是0.01％
‑
0.5％。
[0015]作为优选的技术方案，所述碳纳米管加入到所述氧化剂水溶液中，以重量份计，所述碳纳米管为1份，所述氧化剂水溶液为100
‑
400份。
[0016]作为优选的技术方案，所述氧化剂为无机过硫酸盐氧化物、过氧化物、双氧水或高锰酸钾中的一种或两种以上混合。
[0017]作为优选的技术方案，步骤2中将所述改性碳纳米管在水中分散的步骤具体包括：
[0018]将所述改性碳纳米管置于去离子水中得第二混合溶液，所述第二混合溶液采用细胞破碎机进行超声，得所述第二改性碳纳米管水分散液。
[0019]作为优选的技术方案，以重量份计，碳纳米管与所述去离子水的比例为1:500
‑
5000。
[0020]作为优选的技术方案，所述细胞破碎机的超声频率为10
‑
50赫兹。
[0021]作为优选的技术方案，步骤3中所述丙烯酸类多元共聚物采用的是丙烯腈、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
苯基乙磺酸和甲基丙烯酸的三元共聚物。
[0022]作为优选的技术方案，步骤3中，将丙烯酸类多元共聚物加入到步骤2中所述第二改性碳纳米管水分散液中，按重量份计，碳纳米管与所述丙烯酸类多元共聚物的比例为1:10
‑
50。
[0023]作为优选的技术方案，步骤1所述改性碳纳米管采用的是单壁碳纳米管。
[0024]技术方案二：
[0025]一种导电粘结剂，其特征在于，采用所述导电粘结剂的制备方法制备所得。
[0026]技术方案三：
[0027]一种电极极片，含有所述的导电粘结剂。
[0028]技术方案四：
[0029]一种电池，设有所述的电极极片。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0031]本专利技术利用低浓度的改性碳纳米管分散液与低浓度的丙烯酸类多元共聚物共混，然后在旋蒸浓缩的方法制备粘结剂，由于高浓度(固含量>0.5
‰
)的改性碳纳米管分散液不能够在丙烯酸类多元共聚物粘结体系中实现良好的分散，由于高浓度改性碳纳米管分散液中的碳管分布较为紧密，当加入丙烯酸类多元共聚物时，丙烯酸类多元共聚物分子不能够很好的分散于单壁碳纳米管分散液的碳管之间，从而造成分相。而本专利技术将丙烯酸类多元共聚物加入的是低浓度(固含量<0.5
‰
)状态的改性碳纳米管分散液，其相较于加入于高浓度状态的碳纳米管分散液而言，能够更好将丙烯酸类多元共聚物分子分散于碳纳米管之间，形成均相分散，使体系处于良好的分散状态，而不易发生团聚；而由于低浓度状态下的共混所制备的粘结剂，其浓度不能够满足后继使用的要求，因此，本专利技术增设不影响碳纳米管分散状态的旋蒸浓缩工艺，去除体系中的部分溶剂，使其浓度达到后继使用的要求。
[0032]本专利技术通过对单壁碳纳米管进行氧化改性，其一方面在不破坏碳管形貌的情况下，使其表面生长羰基、羧基等活性基团，以此提高其在水中的分散能力，提高其在丙烯酸类多元共聚物粘结体系中的分散效果，使碳纳米管在硅材料表面成网状分布、且近乎单根分散，从而实现使粘结剂对硅材料更好的包裹，另一方面还使得氧化后的碳纳米管表面充满孔洞，不仅有助于离子的传递，还可以形成多孔电极结构，减少离子在电极循环过程中的离子传递阻力，改善电极的动力学性能。
[0033]本专利技术在单壁碳纳米管的氧化改性过程中，采用3％浓度的过硫酸铵进行氧化，有助于获得全长的单壁碳纳米管，避免改性过程中单壁碳纳米管断裂而影响其在粘结剂及电极中的性能发挥。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例2中电极极片材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电粘结剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、制备改性碳纳米管；步骤2、将步骤1中所述改性碳纳米管在水中分散，得第二改性碳纳米管水分散液；步骤3、将含有丙烯酸类多元共聚物的聚合物粘结剂加入到步骤2中制备的所述第二改性碳纳米管水分散液中，机械混合，即得导电粘结剂。2.根据权利要求1所述的一种锂电池硅负极用导电粘结剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3后，还包括步骤：步骤4、将步骤3制得的所述导电粘结剂进行旋蒸浓缩，得浓缩后导电粘结剂。3.根据权利要求1或2所述的一种导电粘结剂的制备方法，其特征在于，步骤1所述制备改性碳纳米管，包括以下步骤：将氧化剂溶于水中，得氧化剂水溶液；将碳纳米管加入到所述氧化剂水溶液中，超声1
‑
5小时，得第一混合溶液；将所述第一混合溶液于20
‑
80℃下搅拌2
‑
48小时，得第一改性碳纳米管水分散液；之后，将所述第一改性碳纳米管水分散液过滤，洗涤，得所述改性碳纳米管。4.根据权利要求3所述的一种导电粘结剂的制备方法，其特征在于，所述氧化剂水溶液的质量百分浓度是0.01%
‑
0.5%。5.根据权利要求3所述的一种导电粘结剂的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管加入到所述氧化剂水溶液中，以重量份计，所述碳纳米管为1份，所述氧化剂水溶液为100
‑
400份。6.根据权利要求3所述的一种导电粘结剂的制备方法，其特征在于，所述氧化剂为无机过硫酸盐氧化物、过氧化物、双氧水或高锰酸钾中的一种或两种以上混合。...

【专利技术属性】
技术研发人员：董仕晋，岳敏，杜惟实，
申请(专利权)人：无锡零一未来新材料技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：