专利名称：：电池或电容器用导电粘结剂及包含该导电粘结剂的电极用组合物的制作方法
技术领域：
：本发明涉及电池和电容器用的粘结剂。
背景技术：
：在电池及电容器制造过程中，均需使用粘结剂将电极活性物质粘结加工。尽管在电池和电容器的制造过程中已有许多粘结剂被实际使用，如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)，但现有的这些粘结剂都无导电性能。为了提高电极的导电性，就必须添加导电剂，但这样一来就减少了活性物质的相对质量比，因此降低了电池或电容器的比容量。
发明内容本发明目的是针对现有粘结剂不具有导电性以及在应用上的性能缺陷，提供一种新型的电池或电容器用导电粘结剂。由于这种粘结剂具有电子和离子导电性，从而在电极制备中可减少导电剂用量，提高电池和电容器的比容量，降低活性物质之间及其与集流体的接触电阻，从而提高电池和电容器的电化学性能。本发明导电粘结剂基本由占总质量1030%的基体和占总质量7090%的溶剂组成；所说的溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯垸酮、N,N-二甲基甲酰胺、甲基异丁酮、异丙醇或水；所述基体主要包含3060%质量比的电子导电聚合物与4070%质量比的离子导电聚合物的复合物；其中所说的电子导电聚合物是含有共轭结构的至少由一种芳香族单体聚合而成的均聚物或共聚物，如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等；所说的离子导电聚合物是聚醚或含有可解离极性基团的均聚物或共聚物，如聚环氧乙烯、聚环氧丙烯、聚乙二醇、聚丙烯睛、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚氨酯等的均聚物或它们的共聚物。本发明的导电粘结剂的基体中，还可包含占基体质量比05%的导电剂和05%的助剂。其中所述的导电剂包括提供电子导电性的金属如镍、铜、锌、锂、镁、铝等或碳材如石墨的粉末或纤维，与提供离子导电性的盐如锂盐、钠盐、钾盐等；助剂包括偶联剂、流平剂、增粘剂、稳定剂、表面活性剂等的一种或他们的混合物。本发明的电极用组合物由质量百分比0.110%的上述导电粘结剂，和剩余部分的本领域常用的电极材料，如电极活性物质、导电剂和催化剂等共同组成。本发明与现有技术相比，具有如下优点本发明的导电粘结剂具冇'li子与离子导电性，因此可以减少导电剂的用量或不再另外添加导电剂，从而提高电池和电容器的比容量，降低活性物质之间及其与集流体的接触电阻，从而提高电池和电容器的电化学性能。与现有常用的PVDF等电极粘结剂相比，本发明的粘结剂无论是粘结性能，还是电导率都显著提高。用占质量百分比0.110%的本发明的导电粘结剂制成的电极，其电导性能明显优于用PVDF作为粘结剂制成的电极，且对电池和电容器的充放电性能无消极影响。具体实施例方式下而可通过实施例和对比例对本发明作进一步说明。实施例l以苯胺单体置于1mo1/1的盐酸水溶液中，过硫酸铵为引发剂，采用化学氧化法在05"C下反应，过滤干燥后，得到盐酸掺杂态聚苯胺，使用氨水进行反掺杂，形成本征态聚苯胺。使用十二烷基苯磺酸(DBSA)进行功能质子化处理，干燥后得到墨绿色的导电态聚苯胺粉末；将与苯胺质量比为1:1的聚氧化乙烯(PEO)投入盛有30mlN-甲基吡咯烷酮(NMP)的三口瓶屮，搅拌节PEO完全溶解；然后将溶解于NMP中的导电态聚苯胺按配比加入三口瓶屮，混合搅拌3h，得到聚苯胺含量为50%的聚苯胺-聚氧化乙烯导电粘结剂。实施例2在下述所示质量百分比物质中加入lmlN-甲基吡咯烷酮溶液，混合配成导电粘结剂。聚苯胺电子导电聚合物35聚氧化乙烯离子导电聚合物60导电剂1助剂4实施例3在下述所示质量百分比物质中加入lmlN-甲基吡咯烷酮溶液，？昆合配成导电粘结剂。聚苯胺电子导电聚合物50聚氧化乙烯离子导电聚合物40导电剂5助剂5实施例4将lg的聚乙烯醇(PVA)投入盛有30mlN-甲基吡咯烷酮(NMP)的三口瓶中，搅拌至PVA完全溶解，在冰浴条件下，用100ml水溶解9.1g的FeCV6H20、掺杂剂苯磺酸钠(BSNa)，在氮气保护下搅拌15min,用针管注入1ml吡咯，体系逐渐变黑，继续搅拌8h。反应结束后，得到聚吡咯含量为50%聚吡咯-聚乙烯醇导电粘结剂。实施例5将实施例1所制聚苯胺-聚氧化乙烯导电粘结剂与锂离子电池正极活性物质、导电剂混合均匀后，涂敷于铝箔上、干燥后压片，得到锂离子电池正极片。其各物质质量百分比如下钴酸锂95导电剂石墨3实施例l导电粘结剂2实施例6将实施例1所制聚苯胺-聚氧化乙烯导电粘结剂与锂离子电池正极活性物质、导电剂混合均匀后，涂敷于铝箔上、干燥后压片，得到锂离子电池i卜:极片。其各物质质量百分比如下钴酸锂90导电剂石墨2实施例1导电粘结剂8实施例7将实施例1所制聚苯胺-聚氧化乙烯导电粘结剂与镍氢电池正极活性物质、导电剂混合均匀后，涂敷于泡沫镍网上、干燥后压片，得到镍氢电池正极片。其各物质质量百分比如下球形氢氧化镍65导电剂镍粉30实施例l导电粘结剂5比较例1将1.3g聚偏氣乙烯树脂(PVDF)溶解于50mlN-甲基吡咯烷酮溶液'1'，配成质量分数2.5%的粘结剂。分别将实施例14所制得的导电粘结剂取1ml与3gCaC03粉末混合，搅拌均匀后制成圆球状，从不同高度自由落体，观察圆球的破裂高度，以比较各粘结剂对粉末的粘结性能；将实施例14的导电粘结剂分别与活性物钴酸锂(LiCo02)或锰酸锂(LiMn02)或氢氧化镍(Ni(OH)2)混合，其中活性物质量为95%，搅拌均匀后，于708(TC下真空干燥lh,将所得样品搅拌m产生粘性。称取0.2g样品于20MPa压力下压成直径为10mm，厚为0.6mm的圆形薄片，在室温下使用四探针测试仪测试样品的电导率。其结果如下表所示。表1各粘结剂对粉末的粘结性能及与钴酸锂、锂锰氧、氢氧化镍的电导率<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>从结果可知，实施例14的导电粘结剂，无论是粘结性能还是电导率，均优于比较例1的PVDF粘结剂。将比较例1粘结剂取lml与锂离子电池正极材料钴酸锂、导电剂石墨混合(钴酸锂为总量的95%,导电剂为3%)，搅拌均匀后，涂敷于铝箔上，干燥后压制成锂离子电池正极片。与实施例56进行电导率测试。将比较例1粘结剂取lml与镍氢电池正极材料活性氢氧化镍、导电剂石镍粉混合(氢氧化镍为总量的65%，导电剂为30%)，搅拌均匀后，涂敷于泡沫镍网上，干燥后压制成镍氢电池正极片。与实施例7进行电导率测试。所得结果如下表所示。表2各电池组合物的电导率<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>从结果可知，实施例57的电导率都大于使用PVDF粘结剂的比较例1。权利要求1.一种电池或电容器用导电粘结剂，其特征在于由占总质量10～30％的基体和占总质量70～90％的溶剂组成，所述基体主要包含30～60％质量比的电子导电聚合物与40～70％质量比的离子导电聚合物的复合物；所述电子导电聚合物是含有共轭结构的至少由一种芳香族单体聚合而成的均聚物或共聚物；所述离子导电聚合物是聚醚或含有可解离极性基团的均聚物或共聚物。2.如权利要求1所述的导电粘结剂，其特征在于所述粘结剂基体还包含占基体总质量比05%的导电剂和占基体总质量比05%的助剂；所述导电剂为金属、碳材或离子导电性盐；所述助剂为偶联剂、流平剂、增粘剂、稳定剂、表面活性剂中的一种或几种。3.如权利要求1或2所述的导电粘结剂，其特征在于所述含有共轭结构的至少由一种芳香族单体聚合而成的均聚物或共聚物为聚苯胺、聚吡略或聚噻吩中的一种。4.如权利要求1或2所述的导电粘结剂，其特征在于所述可解离极性基团的均聚物或共聚物为聚环氧乙烯、聚环氧丙烯、聚乙二醇、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚氨酯中的一种。5.如权利要求1或2所述的导电粘结剂，其特征在于所述溶剂为N-'卩基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、甲基异丁酮、异闪醇、水中的一种。6.—种包含如权利要求1^5所述之一的导电粘结剂的电极用组合物，其特征在于导电粘结剂占组合物质量百分比的0.110%，其余为常用电极活性材料。全文摘要本发明公开了一种电池或电容器用导电粘结剂及包含该导电粘结剂的电极用组合物。该导电粘结剂由占总质量10～30％的基体和占总质量70～90％的溶剂组成，基体主要包含30～60％质量比的电子导电聚合物与40～70％质量比的离子导电聚合物的复合物；所述电子导电聚合物是含有共轭结构的至少由一种芳香族单体聚合而成的均聚物或共聚物；所述离子导电聚合物是聚醚或含有可解离极性基团的均聚物或共聚物。该粘结剂由于具有电子与离子导电性，因此可以减少导电剂的用量或不再另外添加导电剂，提高电池和电容器的比容量，降低活性物质之间及其与集流体的接触电阻，从而提高电池和电容器的电化学性能。文档编号C09J9/02GK101210158SQ200610136939公开日2008年7月2日申请日期2006年12月26日优先权日2006年12月26日发明者唐新村,潘春跃,王丽君申请人:中南大学