本发明专利技术公开了一种锂离子电池导电剂及其制备方法和应用，属于锂离子电池技术领域，所述制备方法包括：将氢氧源、氟源、镍源、铁源和溶剂进行混合，得到混合溶液；于预设反应条件下，将所述混合溶液进行第一反应，得到镍铁氢氧化物沉淀；将所述镍铁氢氧化物沉淀进行氢气还原反应，得到镍铁合金基底；于惰性气体氛围下，采用气相沉积法将碳源气体沉积于所述镍铁合金基底上，后进行酸洗和干燥，得到所述锂离子电池导电剂。本申请可解决现有锂离子电池导电剂制备方法存在的制备工艺复杂、所得锂离子电池导电剂比表面积低和制备产率低等技术问题。题。题。
【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池导电剂及其制备方法和应用
[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体而言，涉及一种锂离子电池导电剂及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]目前，锂离子电池的正极活性材料多为过渡金属氧化物或者过渡金属磷酸盐，负极材料多为碳材料，其作为锂离子电池脱嵌的载体，是锂离子电池的组成部分之一。在实际生产中，正极极片和负极极片制作过程中需加入导电剂，来改善导电性，从而增强电荷的迁移能力，降低电池内阻。导电剂作为锂离子电池的组成部分，对改善电池放电容量、倍率性能和循环性能有着重要的作用。
[0003]目前，常用的锂离子电池导电剂有乙炔黑、导电炭黑、碳纤维、碳纳米管和石墨烯等。但乙炔黑呈粒状，导电炭黑比表面积比较大，在浆料中分散性较差，容易团聚；且具有较强的吸油性，不利于导电网络的形成，电极的极化严重，对提高活性材料的利用率及电池的能量密度有限。气相生长碳纤维、碳纳米管的特点是粒径小，但是价格高，难以分散。石墨烯作为新型导电剂，其有独特的片状结构；但其制备成本较高，分散困难和具有阻碍锂离子传输等弊端尚未完全被工业化应用。具体来说：
[0004]现有技术一、等离子体工艺制备导电炭黑：
[0005]通过高温或者低温下等离子体裂解烃类制备导电剂
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导电炭黑，其主要的原理是：从外部提供适当的电能，在隔绝氧气的环境当中，直接将烃类物质裂解为炭黑。但现有技术一存在以下缺点：
[0006](1)高温等离子体制备导电炭黑，高温状态下会导致设备的负担加重，及电极损耗问题亟待解决；而低温等离子体制备导电炭黑亦有反应体系温度低转化率不高，积碳现象严重。
[0007](2)受温度的影响因素较大，生成的物质当中含有多种成分，难以做到单一产量。
[0008](3)用此方法制备的导电炭黑，在锂离子电池正负极浆料中分散性较差，容易团聚，不利于导电网络的形成。采用导电炭黑的作为导电剂的正极和负极极化严重，对提高活性材料的利用率及电池的能量密度有限。
[0009]现有技术二、气相法制备碳纳米管导电剂：
[0010]化学气相沉积是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面。但现有技术二存在以下缺点：
[0011](1)碳纳米管可分为纠缠式和阵列式两种成长状态，无论是哪种形式其应用于锂离子电池中都存在分散困难。
[0012](2)碳纳米管其直径小、长径比大，在范德华力的作用下，极易发生团聚，影响其导电效果。因此，碳纳米管作为锂离子电池的导电剂，需要解决的主要问题是碳纳米管的分散性。
[0013]其他现有技术：如溶剂热法制备石墨烯导电剂。采用有机溶剂作为反应介质，通过
将反应体系加热至临界温度(或接近临界温度)，在反应体系中自身产生高压而进行材料制备的一种有效方法。其主要缺点在于制备得到的石墨烯导电剂电导率很低，制备成本较高且分散困难。
[0014]综上所述，现有锂离子电池导电剂制备方法存在制备工艺复杂、所得锂离子电池导电剂比表面积低和制备产率低等技术问题。
技术实现思路
[0015]本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池导电剂及其制备方法和应用，以解决现有锂离子电池导电剂制备方法存在的制备工艺复杂、所得锂离子电池导电剂比表面积低和制备产率低等技术问题。
[0016]第一方面，本申请实施例提供一种锂离子电池导电剂的制备方法，所述制备方法包括：
[0017]将氢氧源、氟源、镍源、铁源和溶剂进行混合，得到混合溶液；
[0018]于预设反应条件下，将所述混合溶液进行第一反应，得到镍铁氢氧化物沉淀；
[0019]将所述镍铁氢氧化物沉淀进行氢气还原反应，得到镍铁合金基底；
[0020]于惰性气体氛围下，采用气相沉积法将碳源气体沉积于所述镍铁合金基底上，后进行酸洗和干燥，得到所述锂离子电池导电剂；
[0021]其中，所述氢氧源、所述氟源、所述镍源和所述铁源的摩尔比为(2～5):(1～2):(1～2):(1～2)；
[0022]所述第一反应的类型包括水热合成反应、微波水热合成反应、溶剂热反应、共沉淀反应或均匀沉淀反应。
[0023]进一步地，所述氢氧源、所述氟源、所述镍源和所述铁源的摩尔比为2:1:1:1。
[0024]进一步地，所述水热合成反应的反应参数包括：温度为150～170℃，时间为8～12小时；
[0025]所述氢气还原反应的反应参数包括：温度为450～950℃，时间为0.8～4.5小时；
[0026]所述气相沉积法的反应参数包括：温度为470～600℃，时间为0.5～6.0小时，所述碳源气体的流速为240～350sccm，所述惰性气体的流速为120～150sccm。
[0027]进一步地，所述水热合成反应的反应参数包括：温度为160℃，时间为10小时；
[0028]所述氢气还原反应的反应参数包括：温度为800℃，时间为3小时；
[0029]所述气相沉积法的反应参数包括：温度为500℃，时间为1小时，所述碳源气体的流速为300sccm，所述惰性气体的流速为100sccm。
[0030]进一步地，所述碳源气体包括烃类气体；所述溶剂包括水；所述氢氧源包括尿素、氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种；所述氟源包括氟盐；所述镍源包括镍盐；所述铁源包括亚铁盐和三价铁盐。
[0031]进一步地，所述烃类气体包括甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、乙炔和丙炔中的至少一种；所述氟盐包括氟化铵、氟化钠和氟化钾中的至少一种；所述镍盐包括卤化镍、卤化镍水合物、硝酸镍、硝酸镍水合物、硫酸镍和硫酸镍水合物中的至少一种；所述亚铁盐包括硫酸亚铁、硫酸亚铁水合物、硝酸亚铁、硝酸亚铁水合物、卤化亚铁和卤化亚铁水合物中的至少一种；所述三价铁盐包括氯化铁、硝酸铁和硫酸铁中的至少一种。
[0032]第二方面，本申请实施例提供了一种锂离子电池导电剂，所述锂离子电池导电剂采用第一方面任一项所述的制备方法制得；所述锂离子电池导电剂的微观形貌为纳米花状。
[0033]第三方面，本申请实施例提供了第一方面任一项所述的制备方法制得的锂离子电池导电剂，和/或，第二方面所述的锂离子电池导电剂在制备电池极片和锂离子电池中的应用。
[0034]第四方面，本申请实施例提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括电解液、隔膜、壳体、电池正极和电池负极；
[0035]所述电池正极采用第一方面任一项所述的制备方法制得的锂离子电池导电剂，和/或，第二方面所述的锂离子电池导电剂制得；和/或，
[0036]所述电池负极采用第一方面任一项所述的制备方法制得的锂离子电池导电剂，和/或，第二方面所述的锂离子电池导电剂制得。
[0037]进一步地，所述锂离子电池的制备方法包括制备电池正极片和制备电池负极片；
[0038]所述制备电池正极片的具体过程包括：
[0039]将正极活性物质、第一粘接剂和第一导电剂进行第一混合，得到正极浆料；
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池导电剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将氢氧源、氟源、镍源、铁源和溶剂进行混合，得到混合溶液；于预设反应条件下，将所述混合溶液进行第一反应，得到镍铁氢氧化物沉淀；将所述镍铁氢氧化物沉淀进行氢气还原反应，得到镍铁合金基底；于惰性气体氛围下，采用气相沉积法将碳源气体沉积于所述镍铁合金基底上，后进行酸洗和干燥，得到所述锂离子电池导电剂；其中，所述氢氧源、所述氟源、所述镍源和所述铁源的摩尔比为(2～5):(1～2):(1～2):(1～2)；所述第一反应的类型包括水热合成反应、微波水热合成反应、溶剂热反应、共沉淀反应或均匀沉淀反应。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧源、所述氟源、所述镍源和所述铁源的摩尔比为2:1:1:1。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热合成反应的反应参数包括：温度为150～170℃，时间为8～12小时；所述氢气还原反应的反应参数包括：温度为450～950℃，时间为0.8～4.5小时；所述气相沉积法的反应参数包括：温度为470～600℃，时间为0.5～6.0小时，所述碳源气体的流速为240～350sccm，所述惰性气体的流速为120～150sccm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热合成反应的反应参数包括：温度为160℃，时间为10小时；所述氢气还原反应的反应参数包括：温度为800℃，时间为3小时；所述气相沉积法的反应参数包括：温度为500℃，时间为1小时，所述碳源气体的流速为300sccm，所述惰性气体的流速为100sccm。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源气体包括烃类气体；所述溶剂包括水；所述氢氧源包括尿素、氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种；所述氟源包括氟盐；所述镍源包括镍盐；所述铁源包括亚铁盐和三价铁盐。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述烃类气体包括甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、乙炔和丙炔中的至少一种；所述氟盐包括氟化铵、氟化钠和氟化钾中的至少一种；所述镍盐包括卤化镍、卤化镍水合物、硝酸镍、...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈列哈，杨允杰，汪勇，何梦娇，高建疆，
申请(专利权)人：华鼎国联四川动力电池有限公司，
类型：发明
国别省市：
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