CN102195032B - 锂离子电池极片制备方法 - Google Patents
锂离子电池极片制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102195032B CN102195032B CN201010591312.6A CN201010591312A CN102195032B CN 102195032 B CN102195032 B CN 102195032B CN 201010591312 A CN201010591312 A CN 201010591312A CN 102195032 B CN102195032 B CN 102195032B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cnt
- battery
- lithium ion
- slurry
- ion battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种锂离子电池极片制备方法，其包括以下步骤：将碳纳米管导电剂粉料加入溶剂和表面活性剂中分散均匀，得到改进的分散均匀的碳纳米管浆料；再以碳纳米管浆料制备极片浆料，并以得到的极片浆料制备锂离子电池极片。相对于现有技术，本发明利用表面分散剂将碳纳米管有效地分散于电池正/负极材料中，从而使碳纳米管导电剂的优异性能得到充分发挥，大幅提升了锂离子电池的以下电化学性能：1)降低了电池的内阻，提升了的电池倍率性能和能量密度，尤其是大倍率充放电性能得到显著改善；2)改善了电池的高低温性能，拓宽了锂离子电池的应用领域；3)延长了电池的循环使用寿命；4)改善了电池的安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池极片制备方法，尤其涉及一种碳纳米管导电剂在制备锂离子电池极片上的应用方法。
背景技术
锂离子电池由于具有能量密度高、工作电压高、应用温度范围宽、循环寿命长等优点，而被广泛用作各种移动设备的电源，甚至在航空、航天、航海、汽车、医疗设备等领域中逐步取代其他的传统电池。
对于电池来说，内阻大影响其能量输出，在使用过程中电池本身的内电压较高，会导致输出的电压平台降低，因而电池容量偏低。这种容量偏低除了与电池的结构、正负极材料搭配、电解液体系等有关外，还与正极和负极材料中导电碳的添加量、添加品种和工艺有关。此外，放电过程中电池本身消耗的能量转化为热能，内阻大对电池出力、电池寿命及安全性都有较大影响。经过研究，电池内阻的产生部位包括正极片、负极片、隔离膜、外包装等，其中正极片由于材料本身的电导率低，其电阻占内阻的比例达到80-90％。
另外，目前电池、尤其是锂离子电池的应用领域正在扩大，就其使用而言，正在逐渐进入一些高温场所及低温场所，这就需要电池能够在恶劣的条件下发挥出较好的电化学性能。研究表明，锂离子电池的高低温性能与电解液、正极材料、负极材料的关系非常大，尤其是在低温环境下正极材料的导电性能对电池性能影响很大。
再者，目前锂离子电池存在的另一个不足是使用寿命较短，一般使用3～5年后就不能正常地进行充放电，这种功能的缺失主要是因为电池体系内一部分活性材料失去了储存锂离子的能力，导致锂离子不能正常地在正负极之间来回穿梭。实验表明，可以通过改善正负极材料的导电性能以及导电剂的结构来延长电池的使用寿命。
基于以上分析可见，正负极材料的导电性能是克服上述缺陷的关键。据此，发明人认为具有一定长径比、导电性能优异的碳纳米管导电剂是解决上述问题的理想选择。
碳纳米管于1991年由日本科学家饭岛澄男发现(Helicalmicrotubulesofgraphiticcarbon”，SIijima，Narure.Vol.354，P56(1991))，由于其具有优异的力学、热学及电学性能，引起了科技工作者的关注，关于其制备、表征及应用性能的报道非常多，在锂离子电池及电池领域的应用也有相应文献，如中国科学院的王国平等人将碳纳米管作为导电材料加入到正极中(《碳纳米管用作锂离子电池正极导电剂》，王国平，2004年中国纳米技术应用研讨会，P302(2004))，但是，上述锂离子电池的内阻仍然较大，以致充放电性能不佳。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种锂离子电池极片制备方法，以制备导电性能较强的锂离子电池极片。
为了实现上述发明目的，本申请的发明人经过长期潜心研究发现，导电性能优异的碳纳米管在电池极片中作为导电材料效果不佳的原因在于分散欠佳，因为相对于其他普通导电碳而言，碳纳米管呈线状结构，直径更小，长度更短，分散起来更容易出现团聚现象，因此，碳纳米管的分散是其在电池中应用的重要问题。为此，提出了将碳纳米管粉料加入溶剂和表面活性剂中进行预分散，制备成浆料的方法来解决纳米导电碳的分散困难问题。
本发明提供一种锂离子电池极片制备方法，其步骤为：将碳纳米管粉料加入溶剂和表面活性剂中分散均匀，得到碳纳米管浆料；以碳纳米管浆料制备极片浆料，并以得到的极片浆料制备锂离子电池极片。
由于碳纳米管越细，其比表面积越大，吸油值越高，因而需要更多的黏接剂，另一方面，目前正负极活性材料的粒径在几个μm至20μm之间，因此为了达到更好的分散和导电作用，作为本发明锂离子电池极片制备方法的一种改进，所述碳纳米管为单壁、双壁或多壁碳纳米管，其直径为2-20nm、长度为0.2-20μm。
作为本发明锂离子电池极片制备方法的一种改进，所述碳纳米管浆料中，碳纳米管的重量含量为2-13.8％。
作为本发明锂离子电池极片制备方法的一种改进，所述表面活性剂是在锂离子电池电化学工作电压范围内性质稳定的表面活性剂，为分散剂、消泡剂、润湿剂、流平剂中的一种或几种。
作为本发明锂离子电池极片制备方法的一种改进，所述碳纳米管浆料包括水系浆料和油系浆料：在水系浆料，所述分散剂为聚氧乙烯醚嵌段共聚物、聚胺盐、醇类等，如AFE1080、PE100；在油系浆料中，所述分散剂为聚硅氧烷及其改性物、聚胺盐、有机溶剂(高分子量烷烃、酯类、酮类等)、聚吡咯烷酮(PVP)等，如Texaphor963、PVP。
作为本发明锂离子电池极片制备方法的一种改进，所述消泡剂为聚硅氧烷或其改性物，如8034、8034A、E8、E2。
作为本发明锂离子电池极片制备方法的一种改进，所述润湿剂为代聚氧乙烯烷基苯酚醚，如436、478。
作为本发明锂离子电池极片制备方法的一种改进，所述流平剂为聚硅烷类溶剂(酯类、醇类等)，如878、876。
作为本发明锂离子电池极片制备方法的一种改进，所述极片为正极片或负极片，正极片中所使用的正极活性材料为钴酸锂、镍酸锂、锂镍钴多元材料、磷酸铁锂、磷酸锰锂中的一种或几种；负极片中所使用的负极活性材料为石墨、钛酸锂、硅碳合金、硅锡合金中的一种或几种。
所述碳纳米管导电剂对不同的活性材料有不同的添加量，按制备的正/负极浆料的固体份重量计，碳纳米管的添加量为：负极活性材料为石墨时，碳纳米管为0.1-3.0％；负极活性材料为钛酸锂时，碳纳米管为0.5-5.0％；正极活性材料为钴酸锂时，碳纳米管为0.2-5.0％；正极活性材料为镍酸锂时，碳纳米管为0.2-6.0％；正极活性材料为锂镍钴多元材料时，碳纳米管为1.0-6.0％；正极活性材料为磷酸铁锂时，碳纳米管为1.0-6.0％；正极活性材料为磷酸锰锂时，碳纳米管为1.0-7.0％。
所述的溶剂为去离子水、醇类(如乙醇、乙二醇、异丙醇)或酮类(如丙酮、环己酮、N-甲基吡咯烷酮等)中的一种或几种。
碳纳米管制备时引入的催化剂金属杂质含量，尤其是铁，镍等金属杂质含量按干态重量计要求低于1％。
所述水系浆料包括水性溶剂、表面活性剂及碳纳米管导电剂，所述水性溶剂为去离子水、异丙醇中的至少一种；所述油系浆料包括油性溶剂、表面活性剂和碳纳米管导电剂，所述油性溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)、环已酮、丙酮、异丙醇中的一种或几种。
所述电池为方形电池或圆柱型电池。
相对于现有技术，本发明利用表面分散剂将碳纳米管有效地分散于电池正负极材料中，从而使碳纳米管的优异性能得到充分发挥，大幅提升了锂离子电池的以下电化学性能：1)降低了电池的内阻，提升了的电池倍率性能和能量密度，尤其是大倍率充放电性能得到显著改善；2)改善了电池的高低温性能，拓宽了锂离子电池的应用领域；3)延长了电池的循环使用寿命；4)改善了电池的安全性能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明及其有益技术效果进行详细说明，其中：
图1和图2是各实施例和对比例制备的正/负极片SEM图。
具体实施方式
本发明所使用的碳纳米管导电剂是一类可以添加应用于电池正极、负极中的良好导电材料，其一方面是作为导电材料用于改善极片中的电子导电性，另一方面是作为一类具有优良导热性能的线性组成成份来改善电池的内部散热，从而全面提升电池的性能。本发明所使用的碳纳米管的直径为2-20nm，长度为0.2-20μm，可以为单壁、双壁或多壁碳纳米管。
以下将逐步描述在正负极中应用碳纳米管导电剂的锂离子电池的制备过程。
本说明书中所用试剂及供应商如表1所示(表1只是为了说明本发明试验时所采用的各种试剂的来源和成分，并不表示采用其他同类试剂或其他供应商提供的试剂就不能实现本发明)。
表1实施例所用试剂及供应商明细
| 物料序号 | 试剂名称 | 供应商 |
| 1 | 碳纳米导电剂 | 东莞新能源科技有限公司 |
| 2 | 石墨 | 东莞新能源科技有限公司 |
| 3 | 钴酸锂 | 东莞新能源科技有限公司 |
| 4 | 锂镍钴锰 | 东莞新能源科技有限公司 |
| 5 | 磷酸铁锂 | 东莞新能源科技有限公司 |
| 6 | 磷酸锰锂 | 东莞新能源科技有限公司 |
| 7 | 硅合金材料 | 东莞新能源科技有限公司 |
| 8 | Super“p”Li | 特密高公司 |
| 9 | 聚偏氟乙烯 | 索尔维化工有限公司 |
| 10 | 丁苯胶乳 | 东莞新能源科技有限公司3 --> |
| 11 | 表面活性剂 | 科宁化工有限公司 |
| 12 | N-甲基吡咯烷酮(NMP) | 东莞新能源科技有限公司 |
| 13 | PVDF-HEP(PVDF) | 索尔维聚合物公司 |
| 14 | 电解质 | 东莞新能源科技有限公司 |
| 15 | 羧甲基纤维素钠 | 东莞新能源科技有限公司 |
1、碳纳米管浆料制备
碳纳米管浆料可以制成油系浆料或水系浆料，以下将分别说明其制备过程。
①现有技术中油系浆料的制备过程一般为：称取95～98重量份的NMP及其它溶剂于分散容器中，再加入2～5重量份的碳纳米管导电剂搅拌混合分散均匀，采用或不采用砂磨机及三辊机进行研磨。以下将此处制备的浆料称为现有技术的碳纳米管油系浆料。
②本发明的油系浆料制备过程为：称取85～95重量份的溶剂于分散容器中，再分别加入0.2～1.0重量份的分散剂、0.05～0.2重量份的消泡剂、0.1～1.0重量份的润湿剂、0.1～1.0重量份的流平剂，待所有表面活性剂充分分散均匀后，向溶液中边搅拌边加入2.0～13.8重量份的碳纳米管导电剂，加料完毕且分散均匀后得到浆料，再将上述浆料泵入砂磨机或三辊机中研磨至合适的颗粒度，以下将此处制备的浆料称为本发明的碳纳米管油系浆料。
表2为碳纳米管油系浆料的几个具体实施例组分表。
表2、碳纳米管油系浆料实施例组分表(重量份)
③现有技术中水系浆料的制备过程一般为：称取95～98重量份的去离子水于分散容器中，再加入2～5重量份的碳纳米管导电剂分散搅拌均匀，再使用或不使用砂磨机或三辊机进行研磨。以下将此处制备的浆料称为现有技术的碳纳米管水系浆料。
④本发明的水系浆料制备过程为：称取90～95重量份的水系溶剂于分散容器中，再分别加入0.1～1.0重量份的分散剂、0.1～1.0重量份的消泡剂、0.3～1.0重量份的润湿剂、0.2～1.0重量份的流平剂，待表面活性剂充分分散均匀后，向溶液中边搅拌边加入3.3～9.2重量份的碳纳米管导电剂，加料完毕且再充分分散均匀后得到浆料，再将上述浆料泵入砂磨机或三辊机中研磨至合适的颗粒度，以下将此处制备的浆料称为本发明的碳纳米管水系浆料。
表3为碳纳米管水系浆料的几个具体实施例组分表。
表3、碳纳米管水系浆料实施例组分表(重量份)
2、正极浆料的制备
正极浆料的制备过程为：称取5～60重量份的溶剂于分散容器中，再称取0.7～3.9重量份的胶黏剂于溶剂中分散均匀，然后加入1.8～66.5重量份的碳纳米管浆料，继续搅拌分散均匀，再加入11.1～73.3份的活性物质搅拌分散均匀，最终制备成黏度2000～10000mPas的正极浆料样品。对比实施例的加料方式及分散工艺同发明实施例的相同。使用实施例1-1至1-6中制得的碳纳米管浆料制备的正极浆料的实施例组分表如表4所示。
表4、正极浆料的实施例组分表及性能指标
3、负极浆料的制备
负极浆料由于材料的不同采用了油系和水系两种碳纳米管浆料：
①水系负极浆料的制备过程为：称取5.8～48.4重量份的去离子水于分散容器中，然后加入1.0～40.0重量份的碳纳米管水系浆料并分散均匀，再加入34.8～60.9重量份的有效活性物质并充分分散均匀，再加入2.3～4.2重量份的胶黏剂如丁苯橡胶等进一步分散均匀，最终制备成1500～4000mPas的负极浆料。
②油系负极浆料制备过程为：先称取5.8～48.8份的溶剂于分散容器中，再称取2.3～4.8份的胶黏剂于容器中充分溶解，再加入3.3～40.0重量份的碳纳米管浆料于上述浆料中充分分散，加入34.8～60.9重量份的有效活性物质继续分散均匀，最终制备出黏度2000～5000mPas的合格负极浆料备用。
使用实施例1-1至1-12中制得的碳纳米管浆料制备的负极浆料的实施例组分表如表5所示。
表5、负极浆料的实施例组分及浆料性能指标
4、电池制备
将上述合格的正负极浆料按设计Model(如383450方型电池、423482方型电池、18650圆柱型电池等)的要求在涂布机上涂制合格的正/负极极片。
按设计的Model将上述对比样品和发明应用例的合格正/负极极片进行轧制并组装成电池，并灌注电解质进行化学成膜，老化制得锂离子电池，检测电池的电化学性能，并用EIS对极片电阻进行性能评价。
5、有益效果实验
将上述电池进行高温贮存，按UL1642标准检测电池安全性能。
按UL1642标准对电池进行高低温性能检测，并对电池的电化学性能进行评估。
1、分散效果评价一
碳纳米管应用的困难之一是分散问题，尤其是在水基浆料中分散更困难，即使分散好检验合格的浆料在贮存过程中仍会相互团聚在一起。为了检测本发明的分散效果，对利用上述所有实施例浆料制得的极片在轧制前进行SEM检测，得到如图1、图2所示的电镜照片，可见，对比组体系的碳纳米管分散不好，出现了明显的碳纳米管粗颗粒，且颗粒是孤立的分布的，说明碳纳米管的分散存在较大问题。经过本发明的改进及工艺处理后的极片中，碳纳米管均匀分布在活性物质表面，且彼此之间相互连接成网络状，这样就解决了碳纳米管分散困难的问题，且无论在水基体系还是在溶剂型体系中均分散得很好，这样有助于导电碳材料性能的发挥。
2、分散效果评价二
将实施例2-1至2-20和实施例3-1至3-14的浆料涂布制得的极片，按不同的活性材料轧制成不同密度的极片，再将制备后的极片采用电化学阻抗谱(EIS)以1000Hz～1Hz频率测试接触面积为10mm2的膜片电阻，得到如表6所示结果。
表6所有实施例制得的膜片电阻测定结果
| 实施例 | 极片 | 密度(g/cm3) | 电流(μA) | 1000Hz Imp(mΩ) | 备注 |
| 实施例2-1 | 正极 | 3.90 | 13.677 | 32505.6 | 对比样 |
| 实施例2-2 | 正极 | 3.90 | -25.389 | 45758.9 | 对比样 |
| 实施例2-3 | 正极 | 3.90 | -27.275 | 2928.8 | 发明应用例 |
| 实施例2-4 | 正极 | 3.90 | 3.1693 | 2942.0 | 发明应用例 |
| 实施例2-5 | 正极 | 3.30 | 3.1893 | 19708.8 | 对比样 |
| 实施例2-6 | 正极 | 3.30 | 243.85 | 14853.0 | 对比样 |
| 实施例2-7 | 正极 | 3.30 | -18.465 | 6058.0 | 发明应用例 |
| 实施例2-8 | 正极 | 3.30 | -10.523 | 6817.5 | 发明应用例 |
| 实施例2-9 | 正极 | 3.00 | 53.201 | 14853.0 | 对比样 |
| 实施例2-10 | 正极 | 3.00 | -15.565 | 13058.0 | 对比样 |
| 实施例2-11 | 正极 | 3.00 | -12.535 | 1817.5 | 发明应用例 |
| 实施例2-12 | 正极 | 3.00 | 24.213 | 2025.5 | 发明应用例 |
| 实施例2-13 | 正极 | 2.20 | -10.523 | 31986 | 对比样 |
| 实施例2-14 | 正极 | 2.20 | -33.254 | 31868 | 对比样 |
| 实施例2-15 | 正极 | 2.20 | -23.586 | 9111 | 发明应用例 |
| 实施例2-16 | 正极 | 2.20 | -35.546 | 9565 | 发明应用例 |
| 实施例2-17 | 正极 | 2.00 | -10.523 | 184270 | 对比样 |
| 实施例2-18 | 正极 | 2.00 | -15.368 | 181160 | 对比样 |
| 实施例2-19 | 正极 | 2.00 | 22.306 | 7927 | 发明应用例 |
| 实施例2-20 | 正极 | 2.00 | 57.568 | 7969 | 发明应用例 |
| 实施例3-1 | 负极 | 1.60 | 0.1342 | 6827 | 对比样 |
| 实施例3-2 | 负极 | 1.60 | 0.1869 | 6210 | 对比样 |
| 实施例3-3 | 负极 | 1.60 | 1.2342 | 4613 | 发明应用例 |
| 实施例3-4 | 负极 | 1.60 | 1.8612 | 2042 | 发明应用例8 --> |
| 实施例3-5 | 负极 | 1.60 | 0.7642 | 3566 | 对比样 |
| 实施例3-6 | 负极 | 1.60 | 0.4375 | 2693 | 发明实施例 |
| 实施例3-7 | 负极 | 1.80 | 0.1316 | 14566.3 | 对比样 |
| 实施例3-8 | 负极 | 1.80 | -16.423 | 13338.5 | 对比样 |
| 实施例3-9 | 负极 | 1.80 | -16.258 | 8128.3 | 发明应用例 |
| 实施例3-10 | 负极 | 1.80 | -8.762 | 8377.2 | 发明应用例 |
| 实施例3-11 | 负极 | 1.40 | -8.586 | 14566.9 | 对比样 |
| 实施例3-12 | 负极 | 1.40 | 3.7523 | 17289.3 | 对比样 |
| 实施例3-13 | 负极 | 1.40 | 3.1569 | 8059 | 发明应用例 |
| 实施例3-14 | 负极 | 1.40 | 3.5823 | 11657 | 发明应用例 |
由表6可见，在同样的涂布重量和相同压实密度的情况下，对同种活性材料制备的极片而言，使用了本发明分散方法对碳纳米管进行预分散的极片由于导电材料及活性材料分散均匀，碳纳米管在三维方向上均存在较好的分布，因而其所对应的膜片电阻明显减少，有利于改善电池的电化学性能。
3、对电池大倍率放电性能的影响
对以各实施例的极片按照对比组和改进组分别组装成不同结构的电芯，并对制备的电池进行化学陈化及老化，在对其进行倍率性能测试，得到如表7所示的性能数据。
表7、各实施例制得的电芯不同倍率下的放电性能
由表7可见，使用了本发明分散方法对碳纳米管进行预分散的电芯由于碳纳米管分散得更为均匀，电池的倍率性能尤其是大倍率放电性能得到明显的提升，这样带来的好处是可以制备高性能的锂离子电池以满足大功率电源如电储能站、电动工具、电动汽车等的使用要求；另一方面，当电池的使用领域要求不高时，添加少量的碳纳米管即可达到较多量的导电碳所能达到的使用效果，从而提升电池的整体能量密度。
4、对电池高低温性能的影响
表8、各实施例制得的电池高低温测试结果
由表8可见，同正常组相比，电池的低温及高温性能在使用本发明分散方法对碳纳米管进行预分散后都得到了不同程度的提高，这有可能是碳纳米管加入到极片中后，由于碳纳米管在高温和低温下同正常的导电碳相比具有更为稳定的电子导电性能，从而改善了极片在三维方向上的导电和导热性能，这样就拓宽了锂离子电池的使用范围，原来一些特殊条件下不能使用锂离子电池的领域，也可以通过使用添加碳纳米管的电池来发挥出较为稳定的性能，因而锂离子电池可以在这些新的领域得到应用。
5、对电池循环性能的影响
表9、常温下循环性能测试结果
| 实施例 | 电芯品种 | 循环倍率 | 循环次数 | 容量保持率 |
| 实施例2-1(对比组) | 383450 | 0.7C/0.5C | 338 | 64％ |
| 实施例2-3(发明应用组) | 383450 | 0.7C/0.5C | 746 | 88％ |
| 实施例2-5(对比组) | 454261 | 0.5C/0.5C | 817 | 87％ |
| 实施例2-8(发明应用组) | 454261 | 0.5C/0.5C | 1445 | 66％ |
| 实施例3-1(对比组) | 374270 | 0.7C/0.5C | 620 | 63％ |
| 实施例3-3(发明应用组) | 374270 | 0.7C/0.5C | 5000 | 93％ |
表10、45度下循环性能测试结果
| 实施例 | 电芯品种 | 循环倍率 | 循环次数 | 容量保持率 |
| 实施例2-1(对比组) | 383450 | 0.7C/0.5C | 500 | 72％ |
| 实施例2-3(发明应用组) | 383450 | 0.7C/0.5C | 500 | 74％ |
| 实施例2-5(对比组) | 454261 | 0.5C/0.5C | 539 | 89％ |
| 实施例2-8(发明应用组) | 454261 | 0.5C/0.5C | 600 | 76％ |
| 实施例3-1(对比组) | 374270 | 0.7C/0.5C | 799 | 82％ |
| 实施例3-3(发明应用组) | 374270 | 0.7C/0.5C | 732 | 93％ |
| 实施例3-7(对比组) | 454261 | 0.5C/0.5C | 400 | 82％ |
| 实施例3-8(发明应用组) | 454261 | 0.5C/0.5C | 2200 | 89％ |
表11、60度下循环性能测试结果
| 实施例 | 电芯品种 | 循环倍率 | 循环次数 | 容量保持率 |
| 实施例2-1(对比组) | 383450 | 0.7C/0.5C | 652 | 68％ |
| 实施例2-3(发明应用组) | 383450 | 0.7C/0.5C | 720 | 70％ |
| 实施例2-5(对比组) | 454261 | 0.5C/0.5C | 255 | 78％ |
| 实施例2-8(发明应用组) | 454261 | 0.5C/0.5C | 550 | 70％ |
| 实施例3-1(对比组) | 374270 | 0.7C/0.5C | 912 | 79％ |
| 实施例3-4(发明应用组) | 374270 | 0.7C/0.5C | 1700 | 78％ |
| 实施例3-11(对比组) | 18650 | 0.5C/0.5C | 400 | 59％ |
| 实施例3-13(发明应用组) | 18650 | 0.5C/0.5C | 6830 | 85％ |
表9至表11列出了各实施例电池在常温、45度及60度下的循环性能测试结果，同对比样相比，使用了本发明分散方法对碳纳米管进行预分散的电池循环使用寿命有了质的提升：普通的锂钴系电池循环寿命可达1000次以上，磷酸铁锂体系的电池可达6000次以上，按300个循环相当于普通电池使用5年以上的标准，则此类电池使用15～20年，其电化学性能仍然非常优异，这样就可以节省自然资源，减轻环境污染，同时可以将锂离子电池使用到如永久电站、车载电池等新领域。
6、对电池安全性能的影响
按UL1642标准对各实施例制备的电池进行了安全方面的测试，结果如表13所示。
表12、各实施例电池的电化学安全性能
由表12可见，与正常对比组的电池相比，使用了本发明分散方法对碳纳米管进行预分散的电池具有相同的安全性能，部分项目的性能较正常组更优异，这有可能是在滥用情况下电池内部存在急速放热，而碳纳米导电剂的线性结构和较好的导热性能，可以及时的将电池内局部产生的热量及时导走，从而避免了更为恶化的情况如***、起火、胀气泄漏等极端情况出现。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (7)
1.一种锂离子电池极片制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将碳纳米管导电剂粉料加入溶剂和表面活性剂中分散均匀，得到均匀稳定分散的碳纳米管浆料；所述碳纳米管导电剂粉料中的碳纳米管是长度为0.2-20μm、直径为2-20nm的单壁、双壁或多壁碳纳米管；所述表面活性剂是在锂离子电池电化学工作电压范围内性质稳定的表面活性剂，其包括分散剂，还包括消泡剂、润湿剂和流平剂；所述碳纳米管浆料分为水系浆料和油系浆料；配制水系浆料时，分散剂为聚氧乙烯醚嵌段共聚物、醇类中的一种；配制油系浆料时，分散剂为聚硅氧烷及其改性物、有机溶剂、聚吡咯烷酮中的一种或几种；
以碳纳米管浆料制备极片浆料，并以得到的极片浆料制备锂离子电池极片。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池极片制备方法，其特征在于：所述配制的碳纳米管浆料中，碳纳米管的重量含量为2％-13.8％。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池极片制备方法，其特征在于：所述消泡剂为聚硅氧烷或其改性物；所述润湿剂为聚氧乙烯烷基苯酚醚；所述流平剂为聚硅烷类溶剂。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池极片制备方法，其特征在于：配制水系浆料时，溶剂为去离子水、异丙醇中的至少一种；配制油系浆料时，溶剂为N-甲基吡咯烷酮、环已酮、丙酮、异丙醇中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池极片制备方法，其特征在于：所述碳纳米管油系浆料用于制备正极极片或负极极片；所述碳纳米管水系浆料用于制备负极极片。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池极片制备方法，其特征在于：所述碳纳米管对不同的活性材料有不同的添加量，按制备的极片浆料的固体份重量计，碳纳米管的添加量为：负极活性材料为石墨时，碳纳米管为0.1-3.0％；负极活性材料为钛酸锂时，碳纳米管为0.5-5.0％；正极活性材料为钴酸锂时，碳纳米管为0.2-5.0％；正极活性材料为镍酸锂时，碳纳米管为0.2-6.0％；正极活性材料为锂镍钴多元材料时，碳纳米管为1.0-6.0％；正极活性材料为磷酸铁锂时，碳纳米管为1.0-6.0％；正极活性材料为磷酸锰锂时，碳纳米管为1.0-7.0％。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池极片制备方法，其特征在于：所述碳纳米管粉料中，金属杂质含量按干态重量计低于1％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010591312.6A CN102195032B (zh) | 2010-12-16 | 2010-12-16 | 锂离子电池极片制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010591312.6A CN102195032B (zh) | 2010-12-16 | 2010-12-16 | 锂离子电池极片制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102195032A CN102195032A (zh) | 2011-09-21 |
| CN102195032B true CN102195032B (zh) | 2016-05-04 |
Family
ID=44602720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201010591312.6A Active CN102195032B (zh) | 2010-12-16 | 2010-12-16 | 锂离子电池极片制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102195032B (zh) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103000956B (zh) * | 2012-11-29 | 2016-04-27 | 东莞新能源科技有限公司 | 一种含凝胶电解液的锂离子电池的制作方法 |
| CN104282911A (zh) * | 2014-07-31 | 2015-01-14 | 珠海银隆新能源有限公司 | 锂离子电池正极浆料的制作方法、正极极片及锂离子电池 |
| CN105826512A (zh) * | 2015-01-08 | 2016-08-03 | 中信国安盟固利动力科技有限公司 | 一种基于导热性提高锂离子电池循环寿命的方法 |
| CN107799772A (zh) * | 2016-08-30 | 2018-03-13 | 深圳市沃特玛电池有限公司 | 一种耐低温的锂离子电池 |
| CN106654282A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-05-10 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种碳纳米管正极浆料及其合浆方法 |
| TWI682578B (zh) * | 2017-12-12 | 2020-01-11 | 財團法人工業技術研究院 | 正極板與正極板漿料的形成方法 |
| CN108428925B (zh) * | 2018-02-11 | 2020-04-07 | 广西卓能新能源科技有限公司 | 一种大比能锂电池及其制备方法 |
| CN110265627B (zh) | 2018-09-28 | 2020-09-29 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 正极极片及锂离子二次电池 |
| CN109638212A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-04-16 | 东莞锂威能源科技有限公司 | 一种高倍率快充锂离子电池 |
| CN109713308B (zh) * | 2018-12-19 | 2022-04-05 | 浙江中科立德新材料有限公司 | 一种含cnt的水性锂电池浆料及其制备方法 |
| CN110943201B (zh) * | 2019-04-15 | 2021-02-26 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种正极极片和电化学装置 |
| CN110380016A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-10-25 | 深圳烯湾科技有限公司 | 碳纳米管水性浆料、碳纳米管硅碳材料及其制备方法 |
| CN112086622A (zh) * | 2020-09-29 | 2020-12-15 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 锂电池负极片及其制备方法以及锂电池 |
| CN113571256A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-10-29 | 哈尔滨万鑫石墨谷科技有限公司 | 一种水系碳纳米管浆料及其制备方法和应用 |
| CN114122403A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-03-01 | 江苏海基新能源股份有限公司 | 一种锂离子电池正极浆料、正极片及锂离子电池 |
| CN114284465A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-05 | 蜂巢能源科技股份有限公司 | 正极浆料的制备方法、正极极片及锂离子电池 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005285731A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Masayuki Yoshio | 電池構成材料 |
| JP4819342B2 (ja) * | 2004-11-08 | 2011-11-24 | エレクセル株式会社 | リチウム電池用正極及びこれを用いたリチウム電池 |
| CN100546074C (zh) * | 2006-08-24 | 2009-09-30 | 比亚迪股份有限公司 | 一种电极浆料的制备方法 |
| US20100028773A1 (en) * | 2007-03-05 | 2010-02-04 | Toyo Ink Mfg. Co., Ltd. | Composition for battery |
| CN101771165B (zh) * | 2010-02-08 | 2012-07-25 | 中南大学 | 一种圆柱形锂离子动力电池及其制备方法 |
-
2010
- 2010-12-16 CN CN201010591312.6A patent/CN102195032B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102195032A (zh) | 2011-09-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102195032B (zh) | 锂离子电池极片制备方法 | |
| Sun et al. | Solvothermal synthesis of ternary Cu2O-CuO-RGO composites as anode materials for high performance lithium-ion batteries | |
| Qin et al. | Ni (OH) 2/CNTs hierarchical spheres for a foldable all-solid-state supercapacitor with high specific energy | |
| CN103400964B (zh) | 一种磷酸铁锂电极的制备方法 | |
| CN105161676A (zh) | 一种磷酸铁锂正极浆料的制备方法 | |
| WO2017031943A1 (zh) | 一种高容量硅粉掺杂锂电池负极浆料的制备方法 | |
| CN104716312A (zh) | 一种锂离子电池用硅碳复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN105070915A (zh) | 一种锂电池石墨负极浆料的制备方法 | |
| CN109962240A (zh) | 碳纳米管为导电剂的锂氟化碳电池用正极浆料制作方法 | |
| CN106229514B (zh) | 石墨烯改性导电聚合物凝胶包覆金属纳米颗粒的制备方法与应用 | |
| CN105161675A (zh) | 一种锂电池钛酸锂负极浆料的制备方法 | |
| CN105932284B (zh) | 一种介孔碳紧密包覆型复合材料及其制备方法和应用 | |
| WO2017032166A1 (zh) | 一种锡粉掺杂锂电池负极浆料的制备方法 | |
| CN102516764B (zh) | 一种聚苯胺纳米线/分级多孔碳复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN105161770A (zh) | 一种铅酸蓄电池铅膏添加剂及其制备方法、应用 | |
| CN104218216A (zh) | 一种二硫化钼纳米复合负极材料、制备方法及其用途 | |
| CN106654171A (zh) | 复合分散剂、锂离子电池负极浆料、负极及锂离子电池 | |
| CN105226274A (zh) | 一种石墨烯均匀分散的磷酸铁锂/石墨烯复合材料的制备方法 | |
| CN101593825B (zh) | 锂离子电池纳米锑/石墨纳米片复合材料负极及其制备方法 | |
| CN108878749A (zh) | 一种隔膜及其制备方法和使用该隔膜的锂硫电池 | |
| CN109698334A (zh) | 正极片、钛酸锂电池及其制备方法 | |
| CN110957494A (zh) | 一种石墨烯锂离子电池导电剂及其制备方法 | |
| CN110429257B (zh) | 一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法 | |
| Su et al. | Effect of binders on performance of Si/C composite as anode for Li-ion batteries | |
| CN111129500A (zh) | 一种水系复合碳纳米管导电浆料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180622 Address after: 352100 Xingang Road, Zhangwan Town, Jiaocheng District, Ningde, Fujian 1 Patentee after: Ningde Amperex Technology Ltd. Address before: 523080 new energy technology park, Baima management area, Nancheng District, Dongguan, Guangdong Patentee before: Dongguan New Energy Source Electronic Sci-Tech Co., Ltd. |