一种电极用导电剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电极用导电剂的制备方法，具体涉及一种电极用导电剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]动力电池是节能与新能源汽车的关键部件之一，也是汽车电气化发展的核心之一。为了提升电池的性能，人们从电极、隔膜、电解液等方面进行动力电池的研宄开发。作为电池的核心部件的电极，主要由活性材料、导电剂、粘结剂和集流体等组成。活性材料本身导电性差，为了保证活性材料电化学反应产生的电子的有效传输，需要添加一定量的导电剂。
[0003]授权公告号为CN1022028622B的中国专利公开了一种线状纳米碳导电剂包覆磷酸铁锂正极材料的方法。公开号为CN103151112A的中国专利公开了一种超级导电剂的制备方法，酚醛树脂、高软化点沥青或二者的混合物与助剂雾化成细粉料，炭化处理得到导电剂。公开号为CN 102237528A的中国专利公开了一种具有非零的表面电荷的导电剂、包含该导电剂的锂二次电池的正极浆料组合物以及包含该导电剂的锂二次电池。公开号为CN102610329A的中国专利公开了一种四元复合炭导电剂及其制备方法，以炭黑与石墨的混合物为碳源制成碳纳米纤维导电剂初产物，然后与分散剂、粘结剂和溶剂湿法球墨分散得到导电剂。公开号为CN102136576A的中国专利公开了一种磷酸铁锂电池用导电剂及其制备方法，碳纳米管/炭黑复合材料冷冻干燥预处理，与粘结剂放入二次蒸馏水中超声分散，之后在超声分散的条件下，向二次蒸馏水中加入石墨烯，超声分散，制得导电剂。授权公告号为CN102786048B的中国专利公开了一种用于锂离子电池的导电剂的制备方法，用浓硫酸和高锰酸钾将天然鳞片石墨氧化插层，然后高温得到膨胀石墨，膨胀石墨与分散剂在去离子水中球墨分散，喷雾干燥得到导电剂。公开号为CN103474668A的中国专利公开了一种锂离子电池专用石墨烯导电剂，由石墨烯、树脂、溶剂和助剂组成。授权公告号为CN102244264B的中国专利公开了一种磷酸铁锂电池用的石墨烯富和导电剂及其制备方法，由石墨烯、活性炭和粘结剂组成。授权公告号为CN101752548B的中国专利公开了一种导电剂分散液和电极楽料与电池及其制备方法，该导电剂分散液含有导电剂、溶剂和分散剂。公开号为CN103887511A的中国专利公开了一种锂离子电池正极用复合导电剂浆料的制作工艺，包括混合处理分散剂与MWCNTs、AB和分散剂形成复合导电剂悬浮液、抽滤干燥和烘干成型。公开号为CN103560248A的中国专利公开了一种石墨烯基复合导电剂，其制备方法及其在锂离子电池中的应用，配置氧化石墨烯、颗粒碳与表面活性剂的混合溶液，然后溶剂热处理，热处理，得到复合导电剂。公开为CN103531814A的中国专利公开了一种复合导电剂及其分散方法及一种正极片和锂离子电池，复合导电剂各组分颗粒尺寸大小从纳米级到微米级呈梯度分布。公开号为CN103456965A的中国专利公开了一种适用于磷酸亚铁锂材料导电剂及其制备方法，炭黑与分散剂与盐溶液，高温处理后与碳纳米管、导电炭黑、导电石墨混合制得导电剂。授权公告号为CN1770515B的中国专利公开了一种以碳纳米管和乙炔黑为锂离子二次电池正极、负极材料导电剂及其制备方法。授权公告号为CN101615670B的中国专利公开了一种锂离子电池负极材料钛酸锂复合导电剂的制备方法，在现有导电剂VGCF表面引入氟离子，通过化学反应使其与活性材料和集流体之间具有更好的相容性。授权公告号为CN100456636C的中国专利公开了一种锂二次电池用的导电剂-正极活性材料组合物，其制备方法和包括它的正电极和锂二次电池，该导电剂包括比表面积范围为约200-1500m2/g的第一导电剂和比表面积约为100m2/g的第二导电剂。公开号为CN102119458A的中国专利公开了电池电极的导电剂、含有该导电剂的电极和电池，主组分为含有π共轭炭材料与可溶性聚酰亚胺的反应产物。
[0004]综合以上可以看出，电池电极用导电剂材料，尤其是复合导电剂材料是研宄开发重点，改善导电剂材料在活性物质中的分散，提高导电性，降低添加比例是亟需解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种电极用导电剂的制备方法，通过助剂减少碳颗粒的团聚，改善导电剂碳颗粒在活性物质中的分散，提高导电性。
本发明的技术方案是这样实现的:一种电极用导电剂的制备方法，包括一维碳颗粒、二维碳颗粒、第一助剂和第二助剂，其特征在于其制备方法如下:
第一助剂溶于溶剂制成凝胶体，加入一维碳颗粒、二维碳颗粒，分散0.5?4h，然后加入溶剂稀释分散，得到一维碳颗粒、二维碳颗粒和第一助剂分散在溶剂中的混合物液，将第二助剂加入到混合物液中，分散I?4h，然后除去溶剂，干燥得到导电剂。
[0006]所述的一维碳颗粒为碳纳米管、碳纳米纤维、碳纤维；
所述的二维碳颗粒为导电石墨、膨胀石墨、石墨烯，一维碳颗粒与二维碳颗粒的质量比为 1:1-1:10 ；
所述的第一助剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯、其含量为碳颗粒含量的0.5-20% ；
所述的第二助剂包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚四氟乙烯、聚氨酯、环氧树脂、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚氧乙烯，其质量为碳颗粒的0.6-5%。
[0007]本发明的积极效果是一维碳颗粒、二维碳颗粒、第一助剂和第二助剂，一维碳颗粒为电极活性材料提供线接触连接，二维碳颗粒提供面接触连接，第一助剂凝胶体用以降低碳颗粒表面能，提高润湿性，第二助剂提高碳颗粒在溶剂分散稳定性，减少碳颗粒的团聚，在电极中与粘结剂协同作用，改善导电剂材料在活性物质中的分散，增加电子传输的通道。
【附图说明】
[0008]图1是本发明的实施例1的添加本发明导电剂的锂离子电池的电极的SEM照片。
[0009]图2是本发明的实施例1的添加本发明导电剂的锂离子电池的充放电曲线。
[0010]图3是本发明的实施例2的添加本发明导电剂的超级电容器的电极的SEM照片。
[0011]图4是本发明的实施例2的添加本发明导电剂的超级电容器的充放电曲线。
【具体实施方式】
[0012]本发明的电极用导电剂包括一维碳颗粒、二维碳颗粒、第一助剂和第二助剂O 一维碳颗粒和二维碳颗粒是能够将电极活性材料发生电化学反应产生的电子传导到集流体的物质。
在本发明中，碳颗粒是具有一维和二维结构的石墨化材料，通过第一助剂的分散作用和第二助剂的接触连接来提高导电性。所述的一维碳颗粒，可列举出碳纳米管、碳纳米纤维和碳纤维，其中，碳纳米管和碳纳米纤维是特别优选的。本发明的一维碳颗粒的粒度特征是直径 50-200nm，长度 100-800nm。
[0013]所述的二维碳颗粒，可列举出导电石墨、膨胀石墨、石墨烯，其中，石墨烯是特别优选的。石墨烯可由氧化还原法、插层剥离法、气相沉积法制备，特别优选插层剥离法制备的石墨稀。本发明的二维碳颗粒的粒度特征是粒径(D50)为0.2-50um。所述的第一助剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯，所述的第二助剂包括聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、聚醚砜。
[0014]所述的电极，是由活性材料、导电剂、粘结剂和集流体组成。活性材料能够发生电化学反应，所述的电化学反应，包括离子的嵌入/脱出，金属氧化物的表面和体相的氧化还原反应，电荷的双电层聚集和扩散，气体的氧化还原反应。
[0015]所述的粘结剂是能够将活性材料、导电剂和或集流体粘合在一起的材料，可以为聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚四氟乙烯、聚氨酯、环氧树脂、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚氧乙烯。
[0016]所述的电池为锂离子电池、超级电容器、锌空气电池、铝空气电池、镁空气电池和锂空气电池。
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