[发明专利]锂离子二次电池用碳纳米管导电液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管导电液的制备方法。特别是涉及一种以碳纳米管为主要导电功能体的锂离子二次电池用碳纳米管导电液的制备方法。

背景技术

锂离子电池是新一代的绿色高能电池。锂离子电池自商品化以来，正极材料导电性的研究始终是电池领域研究的热点，因为锂离子电池正极材料通常都是半导体材料，其电导率一般都在10^-1～10^-6S/cm，这样电子在粒子间的导电性就较差，光靠活性物质本身的导电性是远远不够的。为了保证电极具有良好的充放电性能，在极片制作时通常加入一定量的导电物质，在活性物质之间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用，以减小电极的接触电阻，加速电子的移动速率，同时也能有效地提高锂离子在电极材料中的迁移速率，从而提高电极的充放电效率。常用的锂离子电池正极导电剂一般是导电性好、化学稳定性高、密度较小的碳材料如：碳黑、乙炔黑、碳纤维和碳纳米管等，其中，碳纳米管具有纳米纤维结构，是一种理想的锂离子电池正极导电剂。《Carbon》2006年44卷1334-1336公开了Li X L等人公开了和乙炔黑等传统导电剂相比，用较低含量的多壁碳纳米管(简称MWCNTs)作为正极导电剂，就可以制得良好电化学性能的锂离子电池正极。Hong J K等人在《Power Sources》2002年111卷90-92页和Cheon S E等在《Electro-chimica Acta》2000年46卷599-605公开了使用复合导电剂的电极的电化学性能优于使用单一导电剂的电极的电化学性能。

专利CN1770515A公开了一种采用乙炔黑和碳纳米管制备锂离子电池电极导电剂的配方和方法，这种方法能让碳纳米管在配制的短时间内有效地分散在溶剂中，因为碳纳米管和乙炔黑是通过超声作用分散在水或有机溶剂中，是一种不稳定的混合物，因此在短时间内没有使用完的产品极易形成沉淀，破坏其功效，难以贮存，只能即配即用，从而影响导电剂的工业化生产。

采用以上方法存在着以下不足：1、不能形成均匀的碳纳米管导电网络；2、形成的碳纳米管分散液浓度不高、稳定性不好，水分子如果除不尽会对电池综合性能造成致命的影响。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种能将碳纳米管或碳纳米管与电池用导电剂复合物均匀分散在极性溶剂中形成高浓度稳定分散液的锂离子二次电池用碳纳米管导电液的制备方法。所形成的导电液直接与活性物质混合，可以将碳纳米管或碳纳米管与其他导电剂复合物均匀分散在正极材料里，在正极里形成非常稳定均匀的碳纳米管导电网络，提高电池综合性能。

本发明的目的是提供一种锂离子二次电池用碳纳米管导电液，该导电液主要由导电功能体、聚偏氟乙烯、极性溶剂和助剂组成，其质量组份为：

导电功能体：0.5～3份

聚偏氟乙烯：6～8份

极性溶剂：100份

助剂：少量

其中导电功能体为碳纳米管或碳纳米管与碳黑、乙炔黑、碳纤维、导电石墨中的任意一种或任意几种的组合；碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的任意一种或几种的组合。

其中的极性溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺中的一种或几种的组合。

其中助剂为表面润湿剂和分散剂组合。

锂离子二次电池用碳纳米管导电液的制备方法：

首先在容器中加入碳纳米管或碳纳米管与碳黑、乙炔黑、碳纤维、导电石墨中的任意一种或任意几种的复合体，同时加入N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺中的一种或几种的组合；再加入少量助剂；然后超声分散30min后加入聚偏氟乙烯，搅拌溶解均匀；最后超声分散15min后形成稳定均匀的黑色导电液。

本发明的有益效果是：所述导电液制备方法工艺简单、生产效率高、导电效果好。本导电液在与正极材料混料时，不需要添加其他导电剂，直接与正极材料混合形成涂布浆料，即能很好改善正极涂布工艺，还能通过少量导电功能体的添加达到理想的导电效果，明显提升锂离子二次电池的综合性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

在容器中加入1g碳纳米管和100克N-甲基吡咯烷酮中，加入助剂少量，超声分散30min后加入8克聚偏氟乙烯，搅拌溶解均匀，再超声分散15min后形成稳定均匀的黑色导电液体。

实施例2