一种锂离子电池正极的纳米级导电涂层材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种裡硫电池正极涂层材料，属于电池制造领域。
【背景技术】
[0002] 裡离子电池具有能量密度高，自放电小、无记忆效应、工作溫度范围宽、循环寿命 长等优点，是目前综合性能较好二次电池体系，并已广泛应用于手机、数码相机和笔记本电 脑等便携式电子设备上。然而随着电子电动设备的不断发展，尤其是近年来电动汽车和混 合动力汽车的兴起，传统裡离子电池已经越来越难W满足人们对于电池能量的需求。传统 裡离子电池正极材料W过渡金属氧化物为主（如LiCo〇2、LiMn〇2和LWePO 4等），虽然具有 循环寿命长、安全性好等优点，但是受到其相对较低的理论比容量限制，难W满足动力电池 对高能量密度的需求。裡离子电池的主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。 正极材料占有较大比例（正负极材料的质量比为3:1-4:1),因为正极材料的性能直接影响 着裡离子电池的性能，其成本也直接决定电池成本高低。
[0003] 利用功能涂层对电池导电基材进行表面处理是一项突破性的技术创新，覆碳侣锥 /铜锥就是将分散好的纳米导电石墨和碳包覆粒，均匀、细腻地涂覆在侣锥/铜锥上。它能 提供极佳的静态导电性能，收集活性物质的微电流，从而可W大幅度降低正/负极材料和 集流之间的接触电阻，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。
[0004] 然而，随着涂层的普遍应用，其分散剂一般采用高分子有机材料，和有毒的有机溶 剂，更进一步增大了电池生产对环境的中伤，对作业员的身体健康造成了威胁。
【发明内容】
阳〇化]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种安全环保、易于工业化，可显 著提高硫正极电化学性能的裡离子电池正极的纳米级导电涂层材料；
[0006] 本发明的另一目的是提供上述裡离子电池正极的纳米级导电涂层材料的制备方 法。
[0007] 为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
[000引一种裡离子电池正极的纳米级导电涂层材料，各组分按重量份计包括：纳米银粉 100份、纳米二氧化铁颗粒5-9份、阿拉伯胶20-30份、水62-67份、碳纳米管0. 5-2份。
[0009] 作为优选方案，上述的裡离子电池正极的纳米级导电涂层材料，各组分按重量份 计包括：纳米银粉100份、纳米二氧化铁颗粒6份、阿拉伯胶27份、水65份、碳纳米管0.8 份。
[0010] 优选的，所述纳米银粉采用极细银粉，平均粒度为0. 5-lOnm。
[0011] 优选的，所述纳米二氧化铁采用金红石型。
[0012] 优选的，所述水为去离子水。
[0013] 上述的裡离子电池正极的纳米级导电涂层材料的制备方法，按配方比例将阿拉伯 胶加入水中溶解，在超声揽拌的条件下依次加入纳米银粉、碳纳米管和纳米二氧化铁颗粒， 分散均匀，即可。
[0014] 优选的，所述超声的强度为150-200w/cm2。
[0015] 进一步优选的，所述超声的强度为175w/cm2。
[0016] 本发明利用价格低廉、安全绿色的阿拉伯胶作为导电涂层的分散剂，显著提高了 正极的电化学性能。阿拉伯胶是一种植物型胶，具有水溶性，可W用水做粘结剂，避免了采 用传统粘结剂是有毒有机溶剂的使用，使得电极制备过程更加绿色环保。同时，阿拉伯胶 的使用，可W提供更加均匀而强初的电极结构，而阿拉伯胶良好的弹性可W缓冲电极体积 变化。并且，阿拉伯胶上丰富的官能团可W与正极充放电中间产物W及银颗粒等形成化学 键合，有效抑制离子的溶解和穿梭，使银颗粒及活性剂添加剂等分散更加均匀，结合更加稳 定。
[0017] 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，直径 一般为2-20nm。碳纳米管中碳原子W 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SP 3杂化键，即形成的化学键同时具有SP 2和 SP3混合杂化状态，而运些P轨道彼此交叠在碳纳米管石墨締片层外形成高度离域化的大 n键，碳纳米管外表面的大n键是碳纳米管与一些具有共辆性能的大分子W非共价键复 合的化学基础。
[0018] 二氧化铁具有半导体的性能，由于二氧化铁的介电常数较高，因此具有优良的电 学性能。金红石型的介电常数，其晶体的方向与C轴相平行时，介电常数为180,与C轴呈直 角时为90,其粉末平均值为114。同时，二氧化铁具有亲水性能。
[0019] 本发明巧妙的将二氧化铁作为改性添加剂，可W进一步提高阿拉伯胶的粘结性和 电化学性能，同时也可W提高碳纳米管的活性，使其在胶粘剂溶液中分布的更加均匀。从而 达到进一步提高电极的电化学性能。
【具体实施方式】
[0020] W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。
[0021] W下实施例中，纳米银粉采用极细银粉，平均粒度为0. 5-lOgm ;纳米二氧化铁采 用金红石型；所述水为去离子水。但是，不银于上述的选择。比如：纳米银粉用细银粉或超 细银粉亦可实现本发明目的；二氧化铁采用锐铁型等其它矿型亦可实现本发明目的；水也 可选择蒸馈水、纯净水等。运些选择是本领域技术人员在本
【发明内容】
的解读下可W根据常 识进行了选择，均可达到本发明目的。 阳02引实施例1 :
[0023] 一种裡离子电池正极的纳米级导电涂层材料，各组分及含量参见表1。
[0024] 其制备方法为，按配方比例将阿拉伯胶加入水中溶解，在超声揽拌的条件下依次 加入纳米银粉、碳纳米管和纳米二氧化铁颗粒，分散均匀，即可。
[0025] 所述超声的强度为150-200w/cm2,优选175w/cm 2。
[00%] 采用本实施涂层材料的裡离子电池性能测试结果参见表1。
[0027] 实施例2 :
[0028] 一种裡离子电池正极的纳米级导电涂层材料，各组分及含量参见表1。
[0029] 其制备方法同实施例1。
[0030] 采用本实施涂层材料的裡离子电池性能测试结果参见表1。 阳03U 实施例3:
[0032] 一种裡离子电池正极的纳米级导电涂层材料，各组分及含量参见表1。
[0033] 其制备方法同实施例1。
[0034] 采用本实施涂层材料的裡离子电池性能测试结果参见表1。 阳03引 实施例4 :
[0036] 一种裡离子电池正极的纳米级导电涂层材料，各组分及含量参见表1。
[0037] 其制备方法同实施例1。
[0038] 采用本实施涂层材料的裡离子电池性能测试结果参见表1。
[0039] 实施例5 :
[0040] 一种裡离子电池正极的纳米级导电涂层材料，各组分及含量参见表1。
[0041] 其制备方法同实施例1。
[0042] 采用本实施涂层材料的裡离子电池性能测试结果参见表1。 W43] 实施例6 :
[0044] 一种裡离子电池正极的纳米级导电涂层材料，各组分及含量参见表1。 W45] 其制备方法同实施例1。
[0046] 采用本实施涂层材料的裡离子电池性能测试结果参见表1。
[0047] 表 1
[0049] W上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实 施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可W对前述各实施 例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种锂离子电池正极的纳米级导电涂层材料，其特征在于：各组分按重量份计包 括：纳米银粉100份、纳米二氧化钛颗粒5-9份、阿拉伯胶20-30份、水62-67份、碳纳米管 0· 5-2 份。2. 根据权利要求1所述的锂离子电池正极的纳米级导电涂层材料，其特征在于：各组 分按重量份计包括：纳米银粉100份、纳米二氧化钛颗粒6份、阿拉伯胶27份、水65份、碳 纳米管0. 8份。3. 根据权利要求1或2所述的锂离子电池正极的纳米级导电涂层材料，其特征在于： 所述纳米银粉采用极细银粉，平均粒度为〇. 5-10nm。4. 根据权利要求1或2所述的锂离子电池正极的纳米级导电涂层材料，其特征在于： 所述纳米二氧化钛采用金红石型。5. 根据权利要求1或2所述的锂离子电池正极的纳米级导电涂层材料，其特征在于： 所述水为去离子水。6. 根据权利要求1至5任一项所述的锂离子电池正极的纳米级导电涂层材料的制备方 法，其特征在于：按配方比例将阿拉伯胶加入水中溶解，在超声搅拌的条件下依次加入纳米 银粉、碳纳米管和纳米二氧化钛颗粒，分散均匀，即可。7. 根据权利要求6所述的锂离子电池正极的纳米级导电涂层材料的制备方法，其特征 在于：所述超声的强度为150_200w/cm2。8. 根据权利要求7所述的锂离子电池正极的纳米级导电涂层材料的制备方法，其特征 在于：所述超声的强度为175w/cm2。
【专利摘要】本发明公开了一种锂离子电池正极的纳米级导电涂层材料，各组分按重量份计包括：纳米银粉100份、纳米二氧化钛颗粒5-9份、阿拉伯胶20-30份、水62-67份、碳纳米管0.5-2份。本发明利用价格低廉、安全绿色的阿拉伯胶作为导电涂层的分散剂，显著提高了正极的电化学性能。阿拉伯胶是一种植物型胶，具有水溶性，可以用水做粘结剂，避免了采用传统粘结剂是有毒有机溶剂的使用，使得电极制备过程更加绿色环保。
【IPC分类】H01M4/62
【公开号】CN105406077
【申请号】CN201510829452
【发明人】林展, 刘培杨, 李高然, 高学会, 刘杰, 汪倩倩
【申请人】青岛能迅新能源科技有限公司, 林展
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月24日