[发明专利]一种导电涂料及其应用该导电涂料的锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体是一种导电涂料及其应用该导电涂料的锂离子电池。

背景技术

随着的电动汽车的推广，尤其是混合动力汽车用锂离子电池和启停用锂离子电池对电芯的内阻、倍率以及温升要求比较高。目前市场上的锂离子电池通常采用调整正负极配方的方法，来提高电池倍率充放电性能，同时降低电池内阻和温升，但是配方调整改善的方法具有一定的局限性。

另外，现有锂离子动力电池还存在以下问题：(1)正负极活性物质均使用纳米颗粒，但是纳米颗粒和集流体的表面能都相对较高，两者之间的粘接相对较难，造成活性物质和集流体的粘接性差，接触电阻增大；(2)目前动力上常用的活性物质除石墨外，大多是金属氧化物材料，其导电性比较差，虽然现有技术已经对其进行了提高导电性的处理，例如对磷酸铁锂进行碳包覆处理来提高材料的电子电导率，但是这只能在一定程度上提高电芯的充放电性能，其仍无法实现较大电流下的充放电，进而限制了部分材料在动力电池上的应用范围；(3)动力电池的容量比较高，一般都在20Ah以上，电池体积比较大，这就造成了电池在充放电过程中放出热量比较多，尤其是高倍率充放电过程中放出的热量更多；另外，在实际使用时会将多个电池通过串并联组成电池包，电池包内的各个电池之间的间距较小，更加不利于热量散出，当热量聚集较多时，容易出现电池过热、短路、燃烧等危险。

为了改善目前锂离子动力电池的存在的粘接性能差、提供大倍率充放电性、降低电池内阻和温升的问题，可以采用在集流体上涂覆导电涂层的方式，现有技术中的正极使用涂炭铝箔的方式，但是该专利中只涉及正极集流体使用涂炭铝箔，即在正极集流体铝箔表面上涂覆导电炭黑，涂层厚度为0.5-3um，并没有给出导电涂料的制备以及适合的涂覆应用方法。

现有导电涂料存在以下问题：(1)现有导电涂料的分散性差，需要使用球磨机分散才能将其微小颗粒的团聚体打开，以方便后续涂覆，但是球磨工艺在大批量生产时能耗较高，同时球磨过程中发热量大，容易出现起火爆炸的问题；(2)现有导电浆料的稳定性比较差，制备好的导电浆料一般存放24h就会出现浆料沉降的问题，只适合于实验室研究或者小批量实验使用，无法应用于大规模生产；(3)现有导电浆料的粘结剂溶胀比较大，现有技术中使用的聚乙烯醇，由于粘结剂的溶胀验证，从而在电池充放电膨胀后容易在导电涂层位置出现剥离现象，造成循环性能变差。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种导电涂料，不仅具有良好的导电性，可以达到提高电池倍率、降低内阻和放电温升的目的，并且改善了极片循环后掉料的问题；同时导电涂料的稳定性也非常好，可以满足大规模生产要求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种导电涂料，包含如下质量百分比的原料：

进一步地，包含如下质量百分比的原料：

进一步地，还包括第一稳定剂，所述第一稳定剂为γ-丁内酯、磷酸三辛酯、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或者几种以任意比例混合使用，所述第一稳定剂可以帮助导电涂料达到稳定状态。

进一步地，还包括第二稳定剂和pH调节剂，所述第二稳定剂为碱溶胀增稠剂、缔合性碱溶胀增稠剂、疏水改性碱溶胀型增稠剂中的一种或者几种以任意比例混合使用，所述第二稳定剂和pH值调节剂可以帮助导电涂料达到稳定状态。

进一步地，所述导电剂为乙炔黑、炭黑、超导炭黑、碳纳米管、导电碳纤维、石墨烯、导电石墨中的一种或者几种以任意比例混合使用。

进一步地，所述粘结剂为氨基树脂、改性聚丙烯酸酯、氟代丙烯酸酯、丙烯酸聚合物、丙烯腈聚合物、聚氨酯、聚苯乙烯-丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛树脂、间苯二酚甲醛树脂中的一种或者几种以任意比例混合使用。

进一步地，所述溶剂为去离子水、N-甲基吡咯烷酮或者两者以任意比例混合使用。

进一步地，所述分散剂为甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、异丙醇、乙二醇、四氢呋喃、二甲氧基乙烷、丙二醇、丙三醇、丙酮、丁酮、甲苯、乙腈中的一种或者几种以任意比例混合使用。

进一步地，所述附着力促进剂为醛酮树脂、环氧树脂、咔挫、聚苯乙烯丁二烯橡胶、丁腈胶、氯丁胶中的一种或者几种以任意比例混合使用。

进一步地，所述pH值调节剂为氨水、氢氧化物、碳酸盐、HF、HNO3、H3PO4、磷酸盐、硝酸盐中的一种或者几种以任意比例混合使用。

本发明还提供了应用上述导电涂料的锂离子电池。

本发明还提供了上述锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：