一种聚合物锂离子电池的负极材料碳纳米管涂附工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种碳纳米管涂附工艺，具体涉及一种聚合物锂离子电池的负极材料碳纳米管涂附工艺。
【背景技术】
[0002]碳纳米管是20世纪90年代发现的一种碳材料的一维形式，具有优良的物理化学性能。由于其独特的电学、光学和机械特性，碳纳米管在物理、化学、信息技术、环境科学、材料科学、能源技术、生命及医学科学等领域均具有广阔的应用前景。正是由于碳纳米管这种潜在的价值和广泛的应用前景，使有关碳纳米管复合材料的研宄成为最受关注的研宄领域之一O
[0003]碳纳米管在聚合物锂离子电池的发展中起到了巨大的作用，目前影响聚合物锂离子电池在超高倍率下放电的控制因素，除活性材料的锂离子扩散外，最主要的因素就是电极的导电性能，在30C这样高的倍率下充放电，采用常规的导电材料已不能满足要求，故需采用特别的材料才能达到超高倍率放电的要求，纳米导电材料就是其中的首选。随着C60及富勒烯化合物的合成，寻找碳可能存在的同素异形体业已成为人们关注的焦点，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。它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，直径一般为2?20nmo
[0004]作为石墨、金刚石等碳晶体家族的新成员，碳纳米管韧性很高，导电性极强，也具有较优良的导热性能，这两项性能都是超高倍率放电电池所必需的。碳纳米管具有良好的导电性能。由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角。当碳纳米管的管径大于6nm时，导电性能下降；当管径小于6nm时，碳纳米管可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。有报道说Huang通过计算认为直径为0.7nm的碳纳米管具有超导性，尽管其超导转变温度只有
1.5X10_4K，但是预示着碳纳米管在超导领域的应用前景。
[0005]另一方面，碳纳米管具有良好的传热性能。碳纳米管具有非常大的长径比，因而其沿着长度方向的热交换性能很高，相对的其垂直方向的热交换性能较低，通过合适的取向，碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。另外，碳纳米管有着较高的热导率，只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管，该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。而目前批量生产高质量碳纳米管作为聚合物锂电池负极材料的工业方法工艺复杂、稳定性差、厚度难以控制，很难在电池中发挥出其全部优秀性能。
【发明内容】
[0006]为了克服现有技术存在的上述技术问题，本发明人在进行了大量的深入研宄之后，从而完成了本发明。
[0007]本发明通过以下技术方案实现，具体而言，涉及一种聚合物锂离子电池的负极材料碳纳米管涂附工艺，包括如下步骤:
[0008]步骤一，将未涂附的电极材料作为基底放在工作台上，开启第一直联泵和第二直联泵再同时开启第一电磁阀、第二电磁阀、蝶阀、插板阀和球阀，当第一真空计和第二真空计的压强小于IPa时，即当真空室和高真空室压强小于IPa时，关闭第二电磁阀和蝶阀，再启动分子泵同时开始使加热装置加热；
[0009]步骤二，调节球阀使第二真空计显示在5 X 10_3Pa及第一真空计显示在3 X KT1Pa,这时的第三真空计应该显示在彡5 X KT4Pa ；
[0010]步骤三，当温度计显示在1200°c时保温2min，设定第一质量流量计为11/min和第二质量流量计为21/min，开启第一针阀，保持10秒，然后开启第二针阀，保持22秒，完成碳纳米管涂附工艺。
[0011]与现有技术相比，本发明的有益效果如下:本发明主要立足于纳米管材料，加强电极的导电性，以保证电池的优良导电能力，实现电池的60C以上的超高倍率放电性能。另一方面，如果从电池的电极结构方面进行努力，如减薄电极的厚度，采用高导电的电解液等，以保证超高倍率放电能力。本发明还可以使碳纳米管发挥以下功能:(I)减少由于反复充/放电引起的保持电量降低，使电池更耐用；(2)提高电极的导电性并增加电池的电流量，可以将其用于需要大电流放电的电器。
[0012]本发明的主要技术难点与关键点是通过既巧妙又相对简单的真空涂附工艺装置和工艺路线将纳米管涂附在电极上，还可以使电极的电流分布与散热有突出的改善。
【附图说明】
[0013]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0014]图1是本发明涂附工艺采用的真空涂附装置的结构示意图。
[0015]图中:1、第三真空计；2、第二真空计；3、真空室；4、第一真空计；5、温度计；6、第二针阀；7、第二质量流量计；8、第一针阀；9、第一质量流量计；10、第二直联泵；11、第二电磁阀；12、蝶阀；13、第一直联泵；14、第一电磁阀；15、分子泵；16、插板阀；17、高真空室；18、球阀；19、工作台；20、加热装置。
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0017]一种聚合物锂离子电池的负极材料碳纳米管涂附工艺，由如下步骤组成:
[0018]步骤一，将未涂附的电极材料作为基底放在工作台19上，开启第一直联泵13和第二直联泵10再同时开启第一电磁阀14、第二电磁阀11、蝶阀12、插板阀16和球阀18，当第一真空计4和第二真空计2的压强小于IPa时，即当真空室3和高真空室17压强小于IPa时，关闭第二电磁阀11和蝶阀12，再启动分子泵15同时开始使加热装置20加热；
[0019]步骤二，调节球阀18使第二真空计2显示在5X KT3Pa及第一真空计4显示在3 X KT1Pa,这时的第三真空计I应该显示在彡5 X KT4Pa ；
[0020]步骤三，当温度计5显示在1200°C时保温2min，设定第一质量流量计9为11/min和第二质量流量计7为21/min，开启第一针阀8，保持10秒，然后开启第二针阀6，保持22秒，完成碳纳米管涂附工艺。
[0021]本发明涂附工艺采用真空涂附工艺装置的结构如图1所示，真空涂附工艺装置由第三真空计1、第二真空计2、真空室3、第一真空计4、温度计5、第二针阀6、第二质量流量计7、第一针阀8、第一质量流量计9、第二直联泵10、第二电磁阀11、蝶阀12、第一直联泵13、第一电磁阀14、分子泵15、插板阀16、高真空室17、球阀18、工作台19和加热装置20组成；工作台19和加热装置20设置在真空室3的内部，加热装置20位于工作台19的两侧，第一真空计4和温度计5设置在真空室3的上方；乙醇通过第二质量流量计7和第二针阀6进入真空室3，氢气通过第一质量流量计9和第一针阀8进入真空室3，第二直联泵10通过第二电磁阀11与真空室3连接，高真空室17通过球阀18与真空室3连接，分子泵15通过插板阀16与高真空室17连接，第二真空计2设置在高真空室17的上方，第三真空计I设置在温度计5与插板阀16之间，第一直联泵13通过第一电磁阀14与分子泵15连接，蝶阀12设置在第一电磁阀14与高真空室17之间。
[0022]上述真空涂附工艺装置的主要性能指标:第一真空计、第二真空计、第三真空计的极限压强分别是 5Xl(r4Pa、5X10-6Pa、5X10-7Pa，工作压强分别是 3 X KT1PaJ X 10_3Pa、5X10_4Pa ;加热装置最高温度1400°C，工作温度1200°C ;氢气纯度99.99%，乙醇使用分析纯即可。
[0023]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种聚合物锂离子电池的负极材料碳纳米管涂附工艺，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一，将未涂附的电极材料作为基底放在工作台(19)上，开启第一直联泵(13)和第二直联泵(10)再同时开启第一电磁阀(14)、第二电磁阀(11)、蝶阀(12)、插板阀(16)和球阀(18)，当第一真空计(4)和第二真空计(2)的压强小于IPa时，即当真空室(3)和高真空室(17)压强小于IPa时，关闭第二电磁阀(11)和蝶阀(12)，再启动分子泵(15)同时开始使加热装置(20)加热； 步骤二，调节球阀(18)使第二真空计⑵显示在5X10_3Pa及第一真空计(4)显示在3X KT1Pa,这时的第三真空计(I)应该显示在彡5 X 1^4Pa ； 步骤三，当温度计(5)显示在1200°C时保温2min，设定第一质量流量计(9)为11/min和第二质量流量计(7)为21/min，开启第一针阀(8)，保持10秒，然后开启第二针阀(6)，保持22秒，完成碳纳米管涂附工艺。
【专利摘要】本发明公开了一种聚合物锂离子电池的负极材料碳纳米管涂附工艺，包括以下步骤：将基底放在工作台上，开启第一直联泵和第二直联泵再同时开启第一电磁阀、第二电磁阀、蝶阀、插板阀和球阀，当真空室和高真空室压强小于1Pa时,关闭第二电磁阀和蝶阀，再启动分子泵同时开始使加热装置加热；调节球阀使第二真空计显示在5×10-3Pa及第一真空计显示在3×10-1Pa，这时的第三真空计应该显示在≤5×10-4Pa；当温度计显示在1200℃时保温2min，设定第一质量流量计为1l/min和第二质量流量计为2l/min，开启第一针阀，保持10秒，然后开启第二针阀，保持22秒，完成碳纳米管涂附。
【IPC分类】B82Y30/00, B82Y40/00, H01M4/62
【公开号】CN104953126
【申请号】CN201510225554
【发明人】刘志东, 周粤成, 余敏
【申请人】上海隆澄环保科技有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年5月5日