[发明专利]一种磷酸铁锂正极材料用导电剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磷酸铁锂正极材料用导电剂及其制备方法，包括螺旋碳纳米纤维、导电炭黑和粘结剂。本发明制备的混合导电剂中螺旋碳纳米纤维和导电炭黑之间协同配伍，导电炭黑有效分布于极片活性物质形成的空隙中，螺旋碳纤维有效分布于极片活性物质之间，由于螺旋碳纤维弯曲的形貌特征，能更好的缠绕活性物质，使极片颗粒之间接触紧密，形成了连续相的导电网络，增大电导率，增强了极片活性物质的固着效果。与单一的Super P导电剂相比提高了磷酸铁锂电池的比容量、倍率性能，同时也减小了电荷转移阻抗。本发明具有操作简单，成本较低的优点，具有良好的经济价值和应用前景。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种磷酸铁锂正极材料用导电剂及其制备方法。

背景技术

如今，在环境和能源的双重压力下以及可持续发展经济的影响下，寻找新能源来代替因不可再生资源而产生的空缺及研究开发节能环保的能源储存和转换材料已经成为国内外科学研究的热点话题。具有较高能量密度和安全高效的锂离子电池成为了新能源产业的焦点。锂离子电池主要包括正极材料、隔膜、电解液、导电剂、粘结剂、负极材料等几个研究热点，由于目前大多数的正极材料的本征电导率均较低，这就会影响锂离子电池的电子转移速率和锂离子的扩散，进而影响其电化学性能。选用何种正极材料对锂电池全电池性能有着很大的影响。最近几年国内市场上常用的锂离子电池正极材料主要有镍钴锰三元材料、钴酸锂、锰酸锂以及磷酸铁锂等。相较于其他几种正极材料磷酸铁锂具有容量相对较高，价格便宜，更为安全稳定，循环寿命长等优点。磷酸铁锂也有比较明显的缺点，高倍率下充放电容量低、材料本征电导率低等。为了解决这些问题，专利CN103887512A提出了一种锂离子电池用碳纳米管作为导电剂的制备方法，该方法指出用碳纳米管作为导电剂相较于用导电炭黑SuperP作为导电剂磷酸铁锂电池的容量、高倍率性能等均得到了改善。该方法虽然可以提高磷酸铁锂电池的一些性能，但是碳纳米管在空气表面容易钝化，从而导致材料导电率降低而达不到效果。

螺旋碳纳米纤维是不同于一般碳纳米管的碳纳米材料，专利CN104157834提出螺旋纳米碳纤维作为锂离子电池负极材料具有很好的电化学性能，并指出其具有平直碳纳米管所没有的耐高温、耐腐蚀、更好的导电性且具有更优异的力学性能，因此具有良好的应用前景。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种磷酸铁锂正极材料用导电剂及其制备方法，解决现有磷酸铁锂正极材料导电率低，容易出现正极片掉粉导致活性物质脱落以及不能形成稳定的导电网络等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种磷酸铁锂正极材料用导电剂，包括螺旋碳纳米纤维、导电炭黑和粘结剂。

进一步，所述螺旋碳纳米纤维、导电炭黑和粘结剂的质量比为0.1~1：0.1~1：1。

进一步，所述粘结剂为水性粘结剂或油性粘结剂，所述水性粘结剂的溶剂为纯水，所述油性粘结剂的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

进一步，所述水性粘结剂为LA132、LA133或LA135；所述油性粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇或羧甲基纤维素钠。

上述磷酸铁锂正极材料用导电剂的制备方法，具体包括以下步骤：

1）预处理：将螺旋碳纳米纤维进行高温石墨化或者强酸酸化处理，得到纯化后的螺旋碳纳米纤维；

2）粘结剂溶剂的配制：称取粘结剂溶解于溶剂中，配制成粘结剂溶剂；

3）导电剂的制备：将步骤2）制备的粘结剂溶剂置于研钵中，再加入步骤1）制备纯化后的螺旋纳米碳纤维后研磨至其分散均匀，最后加入导电炭黑研磨分散均匀，即得到酸铁锂正极材料用导电剂。

进一步，所述粘结剂溶剂的浓度为3%～5%。