[发明专利]复合导电剂及其制备方法、正极和电池

说明书

本发明提供一种复合导电剂，所述复合导电剂包括内层和包覆层，所述内层的材料包括石墨，所述包覆层的材料为TiO₂或SnO₂，所述包覆层占所述内层的质量百分比范围为0.001‑20％。与现有技术相比，本发明的复合导电剂采用二氧化钛或二氧化锡包覆的石墨，复合导电剂在用作导电剂时可以很好的兼顾导电性和稳定性，从而避免了导电剂石墨腐蚀，减少了电池自放电，增强了电池的浮充寿命。

技术领域

本发明属于储能领域，具体涉及一种包括石墨的复合导电剂及其制备方法。

本发明还涉及该复合导电剂的用途和含有这种复合导电剂的正极和电池。

背景技术

相比于锂离子电池，水系二次电池的高安全性、高离子导电率和低成本的特性使其在大规模储能领域，如可再生电源、电网、甚至混合动力汽车，需求迫切。迄今为止，水系二次电池基于金属离子嵌入化学原理的如碱性Zn-MnO₂电池、铅酸电池、镍氢电池正被大量的研究或商业化。

新出现了一种基于内部离子交换的水系二次电池。该电池的工作原理为，正极基于第一金属离子的脱出-嵌入反应，负极基于第二金属离子的沉积-溶解反应，电解液含参与正极脱出-嵌入反应的第一金属离子和参与负极沉积-溶解反应的第二金属离子。该类型电池的理论能量密度为160Wh/Kg，预计实际能量密度可达50～80Wh/Kg。综上所述，该类型电池非常有希望成为替代铅酸电池的下一代储能电池，具有极大的商业价值。目前，这种水系二次电池主要采用LiMn₂O₄作为正极活性物质，但其导电性能还不能满足要求。

但是，目前该电池在浮充时，电池正极导电剂石墨会发生腐蚀从而被消耗，导致电池自放电严重，从而影响电池的浮充寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合导电剂，该复合导电剂用于水系电池正极导电剂在充电时具有良好的稳定性和抗腐蚀性。

本发明提供了一种复合导电剂，所述复合导电剂包括内层和包覆层，所述内层的材料包括石墨，所述包覆层的材料为TiO2或SnO2，所述包覆层占所述内层的质量百分比范围为0.001-20％。

优选的，所述包覆层占所述内层的质量百分比范围为1-15％。

优选的，所述石墨的平均颗粒尺寸为10-50μm。

本发明还提供了一种如上所述的复合导电剂的用途，所述用途为用于电池的导电剂。

本发明还提供了一种正极，所述正极包括正极材料，所述正极材料包括正极活性物质和正极导电剂，所述正极导电剂采用如上所述的复合导电剂。

本发明还提供了一种电池，包括正极、负极以及设置在所述正极和负极之间的电解液，所述正极包括正极材料，所述正极材料包括正极活性物质和正极导电剂，所述正极导电剂采用如上所述的复合导电剂。

优选的，所述正极导电剂占所述正极材料的质量百分含量范围为2％-15％。

优选的，所述正极活性物质在所述正极材料的质量百分含量范围为80-90％。

优选的，所述正极活性物质能够可逆脱出-嵌入第一金属离子，所述第一金属离子选自锂离子、钠离子或镁离子；所述电解液包括电解质以及溶剂水；所述电解质至少能够电离出所述第一金属离子和第二金属离子；所述第一金属离子在充放电过程中在所述正极能够可逆脱出-嵌入；所述第二金属离子在充电过程中在所述负极还原沉积为第二金属，所述第二金属在放电过程中氧化溶解为第二金属离子；所述第二金属离子选自锰离子、铁离子、铜离子、锌离子、铬离子、镍离子、锡离子或铅离子；所述电解质的阴离子包括硫酸根离子、氯离子、醋酸根离子、硝酸根离子，甲酸根离子和烷基磺酸根离子中的一种或几种；所述电解液的pH值为2-8；所述电池还包括位于正极和负极之间的隔膜。