CN105895193A - 锂离子电池的银色导电涂层材料及其制备方法以及锂离子电池 - Google Patents
锂离子电池的银色导电涂层材料及其制备方法以及锂离子电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105895193A CN105895193A CN201610392713.6A CN201610392713A CN105895193A CN 105895193 A CN105895193 A CN 105895193A CN 201610392713 A CN201610392713 A CN 201610392713A CN 105895193 A CN105895193 A CN 105895193A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- conductive coating
- conductive
- coating materials
- lithium ion
- weight portion
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
- H01B1/24—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising carbon-silicon compounds, carbon or silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- 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
Abstract
本发明提供了一种锂离子电池的银色导电涂层材料,所述导电涂层材料中各组分按重量份计,包括:导电剂100重量份,粘结剂20~150重量份、聚乙烯吡咯烷酮0~30重量份,水500~10000重量份;其中,以100重量份的导电剂为基准,石墨片10~100重量份,导电炭黑1~50重量份,碳纳米管0~80重量份。本发明还提供了上述银色导电涂层材料的制备方法以及采用这种导电涂层材料的锂离子电池。本发明的导电涂层材料创新性地使用不同类型的导电剂,可以提高浆料稳定性,同时多种导电剂的协同效应也可以进一步降低电芯动态内阻增幅,并提高电池倍率性能,并且导电涂层材料涂布底涂后极片外观呈银色,能够实现连续底涂导电涂层,满足各种不同尺寸间歇涂布式结构极片的要求。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域,更具体地,涉及一种锂离子电池的银色导电涂层材料及其制备方法以及一种锂离子电池。
背景技术
随着电池领域的迅速发展,人们对各类电源的要求越来越高,其中锂离子电池以其电压高、重量轻、无记忆效应、循环寿命长和无环境污染等诸多的优越性能被广泛使用。锂离子电池作为一种化学电源,主要包括:电池壳体、密封在电池壳体内的极芯和非水电解液;其中,极芯包括电池正极片、负极片和隔膜,所述的正极片由正极片活性材料和相应的粘结剂、分散剂、溶剂混合搅拌,形成浆料,涂覆在集流体上并进行烘干、压片后制得,包括正极片集流体及形成于正极片集流体上的活性物质层,所述正极片集流体一般采用铝箔;所述的负极片由负极片活性材料和相应的粘结剂、分散剂、溶剂混合搅拌,形成浆料,涂覆在集流体上并进行烘干、压片后制得,包括负极片集流体及形成于负极片集流体上的活性物质层,所述负极片集流体一般采用铜箔。
目前,随着新能源技术的发展,对于锂离子动力电池的需求日益增长。单支电池的使用需求转变为多串并组合电池的使用需求,并且传统的锂离子电池难以满足动力电池高一致性和长使用寿命的要求。利用导电涂层材料对电池的正极片、负极片进行表面处理并形成功能涂层是一项突破性的技术创新,覆碳铝箔/铜箔就是将分散好的纳米导电石墨和碳包覆粒,均匀、细腻地涂覆在铝箔/铜箔上。它能提供极佳的静态导电性能,收集活性材料的微电流,从而可以大幅度降低正/负极片活性材料和集流体之间的接触电阻,并能提高两者之间的附着能力,可减少粘结剂的使用量,进而使电池的整体性能产生显著的提升。
然而,现有的这种导电涂层材料形成的导电涂层为黑色,颜色与活性物质层颜色很接近,间歇涂布式结构极片制片时,光纤感应器无法识别区分导电涂层和活性物质层,所以导电涂层需要按照极片尺寸进行间歇式底涂(底涂时,导电涂层纵向间歇,不连续,间歇位置为空箔。),生产效率相对于连续式底涂(底涂时,导电涂层纵向连续。)降低非常多。并且,现有的导电涂层不具有可焊接性,无法进行极耳焊接,所以导电涂层还是需要按照极片尺寸进行间歇式底涂,大幅度降低生产效率。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题,提供了一种可显著提高锂离子电池的电化学性能的银色锂离子电池的导电涂层材料,并且这种导电涂层材料形成的导电涂层具有可焊接性;并且进一步地提供这种银色导电涂层材料的制备方法以及采用这种导电涂层材料的锂离子电池。
首先、本发明提供了一种锂离子电池的银色导电涂层材料,所述导电涂层材料中各组分按重量份计,包括:导电剂100重量份,粘结剂20~150重量份、聚乙烯吡咯烷酮0~30重量份,水500~10000重量份;其中,以100重量份的导电剂为基准,石墨片10~100重量份,导电炭黑1~50重量份,碳纳米管0~80重量份。本发明还提供了上述锂离子电池的导电涂层材料的制备方法,包括下述步骤:按导电涂层材料中各组分的比例将导电剂和聚乙烯吡咯烷酮依次加入粘结剂的水分散液中,搅拌后,再进行多次研磨和分散直至分散均匀,得到所述的锂离子电池的导电涂层材料。
本发明进一步提供了一种锂离子电池,包括:电池壳体、密封在电池壳体内的极芯和非水电解液;所述极芯包括电池正极片、负极片和隔膜;所述电池正极片、负极片包括:集流体、以及涂覆于所述集流体上的导电涂层材料,所述导电涂层材料选择如上所述的导电涂层材料。
本发明创新性地使用不同类型的导电剂,包括石墨烯、导电炭黑和碳纳米管作为导电剂,可以提高浆料稳定性,同时多种导电剂的协同效应也可以进一步降低电芯动态内阻增幅,并提高电池倍率性能,并且导电涂层材料涂布底涂后极片外观呈银色,能够实现连续底涂导电涂层,满足各种不同尺寸间歇涂布式结构极片的要求。另外,这种导电涂层材料涂覆形成的导电涂层具有可焊接性,能够在导电涂层位置进行极耳焊接,能够有效地提高生产效率。并且,采用本发明的锂离子电池的银色导电涂层材料制作的锂离子电池不仅生产效率高、节约成本,而且具有较佳的电化学性能,包括具有低内阻、高倍率,长使用寿命和良好的高温性能。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明优选实施例的锂离子电池,包括电池壳体、密封在电池壳体内的极芯和非水电解液;所述极芯包括电池正极片、负极片和隔膜。
其中,所述的负极片由负极片活性材料和相应的粘结剂、分散剂、溶剂混合搅拌,形成浆料,涂覆在集流体上并进行烘干、压片后制得,包括负极片集流体及形成于负极片集流体上的活性物质层。作为用于负极片的集流体,可以是铜箔、不锈钢箔、镍箔,形状可以是筛网状、箔状。所述负极片活性材料、粘结剂、分散剂以及溶剂可以采用本领域技术人员公知的负极片活性材料、粘结剂、分散剂以及溶剂。
所述的正极片由正极片活性材料和相应的粘结剂、分散剂、溶剂混合搅拌,形成浆料,涂覆在集流体上并进行烘干、压片后制得,包括正极片集流体及形成于正极片集流体上的活性物质层。作为用于正极片的集流体,可以是铝箔、不锈钢箔,形状可以是筛网状、箔状。所述正极片活性材料、粘结剂、分散剂以及溶剂可以采用本领域技术人员公知的正极片活性材料、粘结剂、分散剂以及溶剂。
所述的隔膜可以是无纺布、合成树脂微孔膜;优先使用合成树脂微孔膜,具体有聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、聚乙烯聚丙烯复合微孔膜、聚烯烃类微孔膜等,其中又以聚烯烃类微孔膜为优选。
所述的电解液是非水系电解液。对其中的电解质,可使用通常的非水电解液使用的电解质盐,例如LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiSbF6、LiCl、LiBr、LiCF2SO3等锂盐,从氧化稳定性角度考虑,最好选用LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6中的一种或几种。电解液所用溶剂为有机溶剂,可以为本领域技术人员公知的电解液用溶剂。
本发明的要点在于在正极片和/或负极片的集流体上,先涂覆一层导电涂层材料形成导电涂层,再涂覆活性材料形成活性物质层;通过所述导电涂层,能提供极佳的静态导电性能,收集活性材料的微电流,从而可以大幅度降低正/负极片活性材料和集流体之间的接触电阻,并能提高两者之间的附着能力,可减少粘结剂的使用量,进而使电池的整体性能产生显著的提升。
本领域的技术人员知道,现有的这种导电涂层材料形成的导电涂层为黑色,颜色与活性物质层颜色很接近,间歇涂布式结构极片制片时,光纤感应器无法识别区分导电涂层和活性物质层,所以导电涂层需要按照极片尺寸进行间歇式底涂,生产效率相对于连续底涂降低非常多。并且,现有的导电涂层不具有可焊接性,无法进行极耳焊接,所以导电涂层还是需要按照极片尺寸进行间歇式底涂,大幅度降低生产效率。因而,本申请的发明人经过长期的研究,提出了本发明的技术方案,能够提供一种可显著提高锂离子电池的电化学性能的银色锂离子电池的导电涂层材料,并且这种导电涂层材料形成的导电涂层具有可焊接性。
本发明的锂离子电池的导电涂层材料,按各组分按重量份计,包括:导电剂100重量份,粘结剂20~150重量份、聚乙烯吡咯烷酮0~30重量份,水500~10000重量份;其中,以100重量份的导电剂为基准,石墨片10~100重量份,导电炭黑1~50重量份,碳纳米管0~80重量份。
值得一提的是,所述粘结剂,采用聚丙烯酸酯乳液,固含量为1~50%,可实现本发明的发明目的,在优选情况下,其固含量为20~30%。本发明利用聚丙烯酸酯乳液作为导电涂层的防沉降剂和粘结剂,它具有优异的化学稳定性、络合性和表面活性,作为一种胶体,可以改善石墨烯、导电炭黑和碳纳米管在导电浆料中的分散性。同时作为导电剂粉体间及导电剂与集流体间的粘结剂,起良好的粘结性能,保证导电涂层的高剥离强度。在优选的情况下,聚丙烯酸酯乳液为70~90重量份,经过螯合后,使得石墨烯、导电炭黑和碳纳米管在导电浆料中的分散性更佳,并且使得导电剂粉体间及导电剂与集流体间的粘结性能更好,保证导电涂层的高剥离强度。所述粘结剂也可采用羧甲基纤维素钠盐和丁苯橡胶混合溶液、丙烯腈多元共聚物的水分散液(例如LA133)和鲁汕化工6012或6016,固含量为1~50%,在优选情况下,其固含量为20~30%,均为水系粘结剂,作为一种胶体,可以显著改善石墨片、导电炭黑和碳纳米管在导电浆料中的分散性。同时作为导电剂粉体间及导电剂与集流体间的粘结剂,能够起良好的粘结性能,保证导电涂层的高剥离强度。
本发明利用无毒、两亲水溶性高分子材料聚乙烯吡咯烷酮是作为导电涂层的分散剂,它能与多种高分子、低分子物质互溶或复合,具有优异的化学稳定性、生物相容性、络合性和表面活性,作为一种高分子表面活性剂,可以改善石墨烯、导电炭黑和碳纳米管在导电浆料中的分散性。同时与粘结剂互溶和复合,进一步改善导电浆料的稳定性。在优选情况下,聚乙烯吡咯烷酮为5~15重量份,能够更好的改善导电剂在导电浆料中的分散性,并且更好地改善导电浆料的稳定性。
本发明利用石墨片、导电炭黑和碳纳米管作为导电涂层的导电剂,三种不同尺寸的导电剂,可实现多层次的填充和连接效果,导电炭黑为纳米导电小颗粒,碳纳米管为管状结构,石墨片为纳米级别片状结构,通过多种导电剂的协调效应,可形成“点-线-面”的立体导电网络,大大增强了导电网络的稳定性及导电通路构建的可持续能力。同时,石墨片和碳纳米管,形貌上成银色,以石墨片和碳纳米管为主要导电剂,从而制成银色导电涂层。在优选情况下,所述导电涂层材料中各组分按重量份计,包括:石墨片50~80重量份,导电炭黑20~40重量份,碳纳米管5~15重量份,水1700~2000重量份。采用上述优选组分的导电剂具有更好的导电协调作用,同时导电涂层外观与活性物质层具有更好的可识别性。
其中,石墨片是微小多层石墨,当层数小于10层,称为多层石墨烯,而石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料,是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料。在优选情况下,所述石墨片的平均粒度小于500nm,优选平均粒度小于5nm的石墨烯,更优选平均粒度小于2nm的石墨烯。采用上述粒径和尺寸的石墨烯,使得导电剂之间的填充效果更好,可进一步提高导电涂层的导电性能。
碳纳米管作为一维纳米材料,是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级,轴向尺寸为微米量级,管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离,约0.34nm。碳纳米管管径为1~5nm,长度为10~20μm。碳纳米管中碳原子以sp2杂化为主,同时六角型网格结构存在一定程度的弯曲,形成空间拓扑结构,其中可形成一定的sp3杂化键,即形成的化学键同时具有sp2和sp3混合杂化状态,而这些p轨道彼此交叠在碳纳米管石墨烯片层外形成高度离域化的大π键,碳纳米管外表面的大π键是碳纳米管与一些具有共轭性能的大分子以非共价键复合的化学基础。
所述导电炭黑的平均粒度为10~60nm,优选10~40nm。所述碳纳米管的管径为1~5nm,长度为0.1~20μm,优选管径为1~2nm,长度为10~20μm。采用上述粒径和尺寸的导电炭黑和碳纳米管,导电剂之间的填充效果更好,可进一步提高导电涂层的导电性能。所述导电炭黑可以采用普通的导电炭黑Super-P,优选采用科琴黑,只需要极低的添加量就可以达到高导电性。
所述水可以选择去离子水、蒸馏水、纯净水等,优选采用去离子水。采用去离子水可排除部分离子干扰,参数可控;在优选的情况下,水为1700~2000重量份。
在优选的情况下,所述导电涂层材料还包括0.1~5重量份的消泡剂、0.1~3重量份的防腐剂。所述消泡剂和所述防腐剂可以采用本领域公知的消泡剂和防腐剂,其作用也为本领域技术人员所知。优选地,所述消泡剂选自乙醇、正丁醇中的一种或几种;所述防腐剂选自苯酚、甲酚、氯甲酚、麝香草酚、羟苯酯类、苯甲酸及其盐类、山梨酸及其盐、硼酸及其盐类、丙酸、脱氢醋酸、甲醛、戊二醛中的一种或几种。采用这些优选的消泡剂和防腐剂可改善导电涂层材料的制程和存储性能。
上述锂离子电池的导电涂层材料的制备方法包括下述步骤:按上述导电涂层材料中各组分的比例将导电剂和聚乙烯吡咯烷酮依次加入丙烯腈多元共聚物的水分散液中,搅拌后,再进行多次研磨和分散直至分散均匀,得到所述的锂离子电池的导电涂层材料。
在优选的情况下,所述制备方法还包括将螯合剂加入粘结剂中,搅拌螯合后在水中分散,再按导电涂层材料中各组分的比例将导电剂和聚乙烯吡咯烷酮依次加入,进一步地添加消泡剂和防腐剂,搅拌后,再进行多次研磨和分散直至分散均匀,得到所述的锂离子电池的导电涂层材料。
本发明中,所述搅拌可以在现有的搅拌机中实现,搅拌的线速度为10~30m/s,搅拌时间为1~5小时;所述研磨和分散可以采用球磨机或高速分散机进行;所述球磨机使用的锆珠尺寸选取0.5~1.0mm,所述分散过程中,浆料温度控制在40℃以下。所述搅拌机、球磨机和高速分散机可以采用本领域技术人员所常用的搅拌机、球磨机和高速分散机。搅拌和球磨采用优选上述的参数,导电剂以及导电剂与其它组分之间的分散效果更佳,分散后导电涂层浆料粒径小于0.5μm。
本发明的锂离子电池的制作方法为常规的锂离子电池的制作方法,通过将上述制得的正极片、与负极片及隔膜采用卷绕式或层叠式来构成极芯,再将该极芯放入电池外壳中,焊接盖帽、注液、封口、化成后制得锂离子电池。区别在于,在正极片和负极片的制作时,先在集流体上涂覆了导电涂层。
因而,本发明还提供了一种锂离子电池,包括:电池壳体、密封在电池壳体内的极芯和非水电解液;所述极芯包括电池正极片、负极片和隔膜;所述电池正极片和/或负极片包括:集流体、以及涂覆于所述集流体上的导电涂层,所述导电涂层采用如上所述的导电涂层材料涂覆后得到。所述涂覆方法可以采用现有的活性材料的涂覆方法,在此不做赘述。这种锂离子电池相较于现有的锂离子电池,具有更佳的电化学性能,包括具有低内阻、高倍率,长使用寿命和良好的高温性能。
下列实施例会更有助于说明本发明,应理解,这些实施例是对本发明的进一步解释和说明,对本发明不构成任何限制。
实施例1~7
(1)按照表1中的导电涂层材料的组分和含量将氢氧化钙加入表1所示的粘结剂中,搅拌24小时螯合后在水中分散,再按表1中的导电涂层材料的组分和含量将导电剂和聚乙烯吡咯烷酮依次加入螯合后的粘结剂的水分散液中,搅拌1小时后(其中,所述搅拌线速度为20m/s),再经过球磨机研磨5次直至分散均匀,得到实施例1~5的锂离子电池的银色导电涂层材料。
(2)按照现有的锂离子电池制作方法,制作锂离子电池,区别在于在锂离子电池的正极片和负极片集流体上先涂覆一层银色导电涂层材料;得到实施例1~5的锂离子电池。
实施例6、7的制备方法与实施例5的区别在于粘结剂未经过螯合剂进行螯合,按照表1中的导电涂层材料的组分和含量将导电剂和聚乙烯吡咯烷酮依次加入粘结剂的水分散液中,搅拌后,再进行多次研磨和分散直至分散均匀,得到实施例6、7的锂离子电池的导电涂层材料。
对比例1
对比例1的锂离子电池,其正极片和负极片集流体上未涂覆导电涂层材料。
对比例2
对比例2的锂离子电池,其正极和负极集流体上涂覆如背景技术中记载的分散好的纳米导电石墨和碳包覆粒。
对比例3
对比例3的锂离子电池,导电剂未采用导电炭黑,采用碳纳米管和石墨片。
对比例4
对比例4的锂离子电池,其组分中未采用石墨片,采用碳纳米管和导电炭黑。
对比例5
对比例5的锂离子电池,其组分中未采用聚丙烯酸酯乳液作为粘结剂,而是采用现有的聚偏氟乙烯作为分散剂。溶剂去离子水更改为N-甲基吡咯烷酮。
性能测试
将本发明实施例1~5和对比例1~5制得的锂离子电池进行以下性能测试。
1C倍率放电循环性能和内阻测试:将实施例1-5及对比例1~5制备的锂离子电池化成、分容后,各取20支电池,在擎天BS-9365二次电池性能检测装置上,测试55℃1C循环500次容量保持率。步骤如下:搁置10min;以1C充电至3.8V/0.05C;搁置10min;以1C恒流放电至2.0V,即为1次循环。重复循环次数500次,记录500次后的容量保持率和内阻,每组取平均值。
容量测试方法:将实施例1-5及对比例1~5制备的锂离子电池化成、分容后,各取20支电池,在擎天BS-9365二次电池性能检测装置上,测试不同倍率克容量。步骤如下:搁置10min;以1C充电至3.8V/0.05C;搁置10min;以1C恒流放电至2.0V,记录容量数值,除于对应正极片磷酸铁锂重量,得到对应电池克容量,每组取平均值。然后搁置10min;以1C充电至3.8V/0.05C;搁置10min;以3C恒流放电至2.0V,记录容量数值,除于对应正极片磷酸铁锂重量,得到对应电池克容量,每组取平均值。搁置10min;以1C充电至3.8V/0.05C;搁置10min;以5C恒流放电至2.0V,记录容量数值,除于对应正极片磷酸铁锂重量,得到对应电池克容量,每组取平均值。
焊接效果测试方法:取宽度6mm,厚度0.1mm极耳,焊接在15μm铝箔表面。使用赢合YEW150D-B制片机,焊接功率20%,焊接压力0.1Mpa,超焊时间0.5S.焊核长度15mm,宽度4mm。使用上海企想仪器QX-W400型拉力测试机测试极耳焊接拉力。焊接拉力大于20N,定义焊接效果良好;拉力介于10至20N,定义焊接效果一般,拉力小于10N,定义焊接效果差。
光纤放大器如何识别:取使用赢合YEW150D-B制片机,感应极片进行极耳焊接。光纤头距离极片表面2-5mm。所有极片均焊接了极耳,定义为可识别;只要有极片未焊接极耳,定义为不可识别。
以上测试结果如表2所示:
表2-1
表2-2
从表2-1、表2-2中可以看出,采用本发明实施例1-5的制备方法制得的锂离子电池,相较于采用对比例1-5制备的锂离子电池,具有较好的容量保持率、循环性能、内阻性能以焊接性能,并且光纤放大器能够识别导电涂层和活性物质层。并且在实施例1-7中,实施例1采用优选的组分和含量,实施例2未添加碳纳米管,实施例3的粘结剂的含量不在优选范围内,实施例4未添加聚乙烯吡咯烷酮,实施例4、5的部分组分的含量不在优选范围内,实施例6、7的粘结剂未经过螯合,对比实施例1-7可知道,采用优选组分和含量,并经过螯合剂处理的导电涂层材料所制作的锂离子电池的电化学性能更佳,包括具有更佳的容量保持率、循环性能、内阻性能以焊接性能,并且光纤放大器能够识别导电涂层和活性物质层。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锂离子电池的银色导电涂层材料,其特征在于,所述导电涂层材料中各组分按重量份计,包括:导电剂100重量份,粘结剂20~150重量份、聚乙烯吡咯烷酮0~30重量份,水500~10000重量份;其中,以100重量份的导电剂为基准,石墨片10~100重量份,导电炭黑1~50重量份,碳纳米管0~80重量份。
2.根据权利要求1所述的导电涂层材料,其特征在于,所述导电涂层材料还包括0.1~5重量份的螯合剂、0.1~5重量份的消泡剂、0.1~3重量份的防腐剂。
3.根据权利要求1所述的导电涂层材料,其特征在于,所述导电涂层材料中各组分按重量份计,石墨片50~80重量份,导电炭黑20~40重量份,碳纳米管5~15重量份,粘结剂70~90重量份、聚乙烯吡咯烷酮5~15重量份,水1700~2000重量份。
4.根据权利要求1所述的导电涂层材料,其特征在于,所述导电炭黑的平均粒度为10~60nm;所述石墨片的平均粒度小于500nm;所述碳纳米管的管径为1~5nm,长度为0.1~20μm。
5.根据权利要求1所述的导电涂层材料,其特征在于,所述石墨片选自平均粒度小于5nm的单层或多层石墨烯。
6.根据权利要求1或2所述的导电涂层材料,其特征在于,所述粘结剂选自聚丙烯酸酯乳液、羧甲基纤维素钠盐和丁苯橡胶混合溶液、丙烯腈多元共聚物的水分散液中的一种或几种,固含量为1~50%;在所述粘结剂中加入螯合剂进行螯合,所述螯合剂选用氢氧化钙、氨水、氢氧化钾和氢氧化钠中的一种或几种。
7.根据权利要求2所述的导电涂层材料,其特征在于,所述消泡剂选用乙醇、正丁醇中的一种或几种;所述防腐剂选自苯酚、甲酚、氯甲酚、麝香草酚、羟苯酯类、苯甲酸及其盐类、山梨酸及其盐、硼酸及其盐类、丙酸、脱氢醋酸、甲醛、戊二醛中的一种或几种。
8.一种制备如权利1至7中任一项所述的锂离子电池的银色导电涂层材料的方法,其特征在于,包括下述步骤:按导电涂层材料中各组分的比例将导电剂和聚乙烯吡咯烷酮依次加入粘结剂的水分散液中,搅拌后,再进行多次研磨和分散直至分散均匀,得到所述的锂离子电池的导电涂层材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述制备方法还包括将螯合剂加入粘结剂中,搅拌螯合后在水中分散,再按导电涂层材料中各组分的比例将导电剂和聚乙烯吡咯烷酮依次加入,进一步地添加消泡剂和防腐剂,搅拌后,再进行多次研磨和分散直至分散均匀,得到所述的锂离子电池的导电涂层材料;其中,所述搅拌的线速度为10~30m/s,搅拌时间为1~24小时;所述研磨和分散采用球磨机或高速分散机进行。所述球磨机使用的锆珠尺寸选取0.5~1.0mm,所述分散过程中,浆料温度控制在40℃以下。
10.一种锂离子电池,包括:电池壳体、密封在电池壳体内的极芯和非水电解液;所述极芯包括电池正极片、负极片和隔膜;其特征在于,所述电池正极片和/或负极片包括:集流体、以及涂覆于所述集流体上的导电涂层,其特征在于,所述导电涂层采用如权利要求1~7任一项所述的导电涂层材料涂覆后得到。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610392713.6A CN105895193A (zh) | 2016-06-05 | 2016-06-05 | 锂离子电池的银色导电涂层材料及其制备方法以及锂离子电池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610392713.6A CN105895193A (zh) | 2016-06-05 | 2016-06-05 | 锂离子电池的银色导电涂层材料及其制备方法以及锂离子电池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105895193A true CN105895193A (zh) | 2016-08-24 |
Family
ID=56709850
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610392713.6A Pending CN105895193A (zh) | 2016-06-05 | 2016-06-05 | 锂离子电池的银色导电涂层材料及其制备方法以及锂离子电池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105895193A (zh) |
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106784857A (zh) * | 2017-01-06 | 2017-05-31 | 深圳市德方纳米科技股份有限公司 | 一种锂离子电池用水系底涂集流体及其制备方法和应用 |
CN106848324A (zh) * | 2017-01-06 | 2017-06-13 | 深圳市德方纳米科技股份有限公司 | 一种锂离子电池用油性底涂集流体及其制备方法和应用 |
CN107331439A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-11-07 | 清华大学 | 碳纳米管/掺氮碳纳米管‑纳米石墨片导电浆料及制备方法 |
CN107611448A (zh) * | 2017-09-07 | 2018-01-19 | 湖北金泉新材料有限责任公司 | 一种新型电极及包含该电极的锂离子电池 |
CN107749488A (zh) * | 2016-11-28 | 2018-03-02 | 万向二三股份公司 | 一种水系正极的锂电池及其制备方法 |
CN108300056A (zh) * | 2017-08-02 | 2018-07-20 | 天津市捷威动力工业有限公司 | 一种锂离子二次电池负极极片用底涂涂层 |
CN108365227A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-08-03 | 福建猛狮新能源科技有限公司 | 一种多维度导电复合集流体及其制造方法 |
CN108922653A (zh) * | 2018-06-30 | 2018-11-30 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种钙钛矿太阳能电池用碳浆料及电极 |
CN109888295A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-06-14 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种锂离子电池集流体用涂层浆料、集流体及其制备方法 |
CN110670057A (zh) * | 2019-09-03 | 2020-01-10 | 河南豫清新能源产业有限公司 | 一种锂电池铜箔的表面预处理方法 |
WO2020134648A1 (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-02 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种电极极片、电化学装置、电池模块、电池包和设备 |
CN111431498A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-07-17 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种晶体谐振器用导电高分子溶液及其应用 |
CN113248989A (zh) * | 2021-05-13 | 2021-08-13 | 湖北亿纬动力有限公司 | 一种导电涂层浆料及其制备方法和应用 |
CN113745511A (zh) * | 2020-05-29 | 2021-12-03 | 广州汽车集团股份有限公司 | 导电浆料及制备方法、负极集流体、负极片、锂离子电芯、锂离子电池包及其应用 |
CN113948710A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-01-18 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种正极集流体、正极片和锂离子电池 |
CN114023969A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-02-08 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种3d爬山虎型高性能导电剂及其制备方法、应用 |
CN116130146A (zh) * | 2023-02-09 | 2023-05-16 | 湖北亿纬动力有限公司 | 一种导电浆料及其制备方法和应用 |
CN116410650A (zh) * | 2021-12-29 | 2023-07-11 | 湖州欧美化学有限公司 | 热固性涂料、热固性涂料的制备方法及热固性涂层 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102945945A (zh) * | 2012-11-16 | 2013-02-27 | 双登集团股份有限公司 | 锂离子电池极片制作方法 |
CN103268942A (zh) * | 2013-03-19 | 2013-08-28 | 王樑 | 一种纳米石墨涂层改性集流体 |
CN103779612A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-05-07 | 宁波维科电池股份有限公司 | 一种软包装锂离子动力电池的制备方法 |
CN104521045A (zh) * | 2012-09-28 | 2015-04-15 | 日本瑞翁株式会社 | 电化学元件电极用导电性粘接剂组合物、带有粘接剂层的集电体、以及电化学元件用电极 |
CN104577130A (zh) * | 2014-12-13 | 2015-04-29 | 山东神工海特电子科技有限公司 | 软包装高功率磷酸铁锂动力电池 |
CN104600320A (zh) * | 2013-10-30 | 2015-05-06 | 上海悦达墨特瑞新材料科技有限公司 | 一种基于石墨烯的功能铜箔及其制备方法 |
-
2016
- 2016-06-05 CN CN201610392713.6A patent/CN105895193A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104521045A (zh) * | 2012-09-28 | 2015-04-15 | 日本瑞翁株式会社 | 电化学元件电极用导电性粘接剂组合物、带有粘接剂层的集电体、以及电化学元件用电极 |
CN102945945A (zh) * | 2012-11-16 | 2013-02-27 | 双登集团股份有限公司 | 锂离子电池极片制作方法 |
CN103268942A (zh) * | 2013-03-19 | 2013-08-28 | 王樑 | 一种纳米石墨涂层改性集流体 |
CN104600320A (zh) * | 2013-10-30 | 2015-05-06 | 上海悦达墨特瑞新材料科技有限公司 | 一种基于石墨烯的功能铜箔及其制备方法 |
CN103779612A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-05-07 | 宁波维科电池股份有限公司 | 一种软包装锂离子动力电池的制备方法 |
CN104577130A (zh) * | 2014-12-13 | 2015-04-29 | 山东神工海特电子科技有限公司 | 软包装高功率磷酸铁锂动力电池 |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107749488A (zh) * | 2016-11-28 | 2018-03-02 | 万向二三股份公司 | 一种水系正极的锂电池及其制备方法 |
CN106784857A (zh) * | 2017-01-06 | 2017-05-31 | 深圳市德方纳米科技股份有限公司 | 一种锂离子电池用水系底涂集流体及其制备方法和应用 |
CN106848324A (zh) * | 2017-01-06 | 2017-06-13 | 深圳市德方纳米科技股份有限公司 | 一种锂离子电池用油性底涂集流体及其制备方法和应用 |
CN106784857B (zh) * | 2017-01-06 | 2020-04-07 | 深圳市德方纳米科技股份有限公司 | 一种锂离子电池用水系底涂集流体及其制备方法和应用 |
CN107331439A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-11-07 | 清华大学 | 碳纳米管/掺氮碳纳米管‑纳米石墨片导电浆料及制备方法 |
CN108300056A (zh) * | 2017-08-02 | 2018-07-20 | 天津市捷威动力工业有限公司 | 一种锂离子二次电池负极极片用底涂涂层 |
CN107611448A (zh) * | 2017-09-07 | 2018-01-19 | 湖北金泉新材料有限责任公司 | 一种新型电极及包含该电极的锂离子电池 |
CN108365227A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-08-03 | 福建猛狮新能源科技有限公司 | 一种多维度导电复合集流体及其制造方法 |
CN108922653A (zh) * | 2018-06-30 | 2018-11-30 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种钙钛矿太阳能电池用碳浆料及电极 |
CN108922653B (zh) * | 2018-06-30 | 2020-08-14 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种钙钛矿太阳能电池用碳浆料及电极 |
WO2020134648A1 (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-02 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种电极极片、电化学装置、电池模块、电池包和设备 |
CN109888295A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-06-14 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种锂离子电池集流体用涂层浆料、集流体及其制备方法 |
CN109888295B (zh) * | 2019-02-28 | 2021-09-03 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种锂离子电池集流体用涂层浆料、集流体及其制备方法 |
CN110670057A (zh) * | 2019-09-03 | 2020-01-10 | 河南豫清新能源产业有限公司 | 一种锂电池铜箔的表面预处理方法 |
CN111431498B (zh) * | 2020-03-31 | 2023-09-01 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种晶体谐振器用导电高分子溶液及其应用 |
CN111431498A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-07-17 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种晶体谐振器用导电高分子溶液及其应用 |
CN113745511A (zh) * | 2020-05-29 | 2021-12-03 | 广州汽车集团股份有限公司 | 导电浆料及制备方法、负极集流体、负极片、锂离子电芯、锂离子电池包及其应用 |
CN113248989A (zh) * | 2021-05-13 | 2021-08-13 | 湖北亿纬动力有限公司 | 一种导电涂层浆料及其制备方法和应用 |
CN113948710A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-01-18 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种正极集流体、正极片和锂离子电池 |
CN114023969A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-02-08 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种3d爬山虎型高性能导电剂及其制备方法、应用 |
CN116410650A (zh) * | 2021-12-29 | 2023-07-11 | 湖州欧美化学有限公司 | 热固性涂料、热固性涂料的制备方法及热固性涂层 |
CN116130146A (zh) * | 2023-02-09 | 2023-05-16 | 湖北亿纬动力有限公司 | 一种导电浆料及其制备方法和应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105895193A (zh) | 锂离子电池的银色导电涂层材料及其制备方法以及锂离子电池 | |
CN106047015A (zh) | 锂离子电池的导电涂层材料及其制备方法以及锂离子电池 | |
Suriyakumar et al. | Mitigation of polysulfide shuttling by interlayer/permselective separators in lithium–sulfur batteries | |
Chen et al. | Electrocatalytic NiCo2O4 nanofiber arrays on carbon cloth for flexible and high-loading lithium–sulfur batteries | |
JP6017432B2 (ja) | セルロースファイバーをバインダーとして含有するリチウム二次電池電極形成用スラリー組成物及びリチウム二次電池用電極 | |
Nie et al. | Biofilm nanofiber-coated separators for dendrite-free lithium metal anode and ultrahigh-rate lithium batteries | |
Wu et al. | Electrocatalytic performances of g-C3N4-LaNiO3 composite as bi-functional catalysts for lithium-oxygen batteries | |
Komaba et al. | Functional binders for reversible lithium intercalation into graphite in propylene carbonate and ionic liquid media | |
Kong et al. | Monodispersed MnOx-CeO2 solid solution as superior electrocatalyst for Li2S precipitation and conversion | |
Zhong et al. | The polyacrylic latex: an efficient water-soluble binder for LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 cathode in li-ion batteries | |
CN105047419B (zh) | 二氧化锰/碳复合电极材料及其制备方法以及超级电容器 | |
CN108258249A (zh) | 一种集流体涂层、浆料及其制备方法、电池极片和锂离子电池 | |
JP7049004B2 (ja) | 層状高容量電極 | |
CN102185126B (zh) | 微米纳米级电极材料的分散方法 | |
CN107615525A (zh) | 二次电池用正极活性材料、包含其的二次电池用正极和二次电池 | |
CN102237521A (zh) | 一种锂离子电池正极浆料、正极及电池 | |
CN106229474A (zh) | 一种锂离子电池的多功能涂层和浆料及其制备方法以及一种锂离子电池 | |
WO2022047705A1 (zh) | 正极材料、正极极片、锂二次电池、电池模块、电池包及装置 | |
CN109904394A (zh) | 一种负极材料、其制备方法及二次电池 | |
Shrshr et al. | Modified separator engineering with 2D ultrathin Ni3B@ rGO: Extraordinary electrochemical performance of the lithium-sulfur battery with enormous-sulfur-content cathode in low electrolyte/sulfur ratio | |
CN102295898A (zh) | 一种铝箔预涂纳米导电碳底涂液的配置及其涂敷的方法 | |
Ma et al. | Ultrafine NbN nanoparticle decorated nitrogen-doped carbon nanosheets with efficient polysulfide catalytic conversion for superior Li–S batteries | |
Benehkohal et al. | Enabling green fabrication of Li-ion battery electrodes by electrophoretic deposition: growth of thick binder-free mesoporous TiO2-carbon anode films | |
Huo et al. | Construction of advanced 3D Co3S4@ PPy nanowire anchored on nickel foam for high-performance electrochemical energy storage | |
Wang et al. | Designing long-term cycle life for a lithium–air battery with a modified gas diffusion layer in terms of the moisture intrusion and electrolyte volatilization |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20171228 Address after: 518000 Guangdong Shenzhen city Longgang District Pingdi silver platform high technology Applicant after: Shenzhen Yu Qiang new materials Co. Ltd. Address before: 518000 Longgang District, Shenzhen City, Guangdong Province, 5-3-2703 Applicant before: Li Ke |
|
TA01 | Transfer of patent application right | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160824 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |