本发明涉及锂离子电池
技术领域：
，特别是涉及了导电剂、锂离子电池正极片及其制备方法、锂离子电池。
背景技术：
：随着锂离子电池科学技术的发展，以及能源危机和环境问题日益严重，近些年来，锂离子电池因其高的能量密度及功率密度，在电动汽车，电动工具方面得到了广泛的研究及应用。由于目前商业锂离子正极材料主要是半导体材料，其导电性能差，为减少锂离子电池的极化内阻，锂离子电池正极片的制作过程中，一般会添加导电剂。导电炭黑或导电石墨是目前使用较为广泛的导电剂，但其在锂电池正极片中的使用较高，降低了正极材料的使用质量百分比。碳纳米管cnts作为一维纳米材料，具有优异的导电性，将其作为锂离子电池的正极导电剂，可以搭建“线”状导电网络，明显降低电池内阻，提升锂离子电池的倍率；另一方面，其低的使用量，可提高正极材料的质量百分比，在不改变电池体系的前提下提升电池的容量。但是，在正极材料匀浆过程中，一般将导电剂与正极主材干混；但干粉状cnts采用同样分散工艺与设备，易于团聚，难以分散，导电性能大幅度降低。为了解决上述缺陷，cn107681157a公开了一种单壁碳纳米管浆料，包括单壁碳纳米管0.01％-10％，溶剂90％-100％和分散剂0.01％-10％；所述单壁碳纳米管平均管径为0.1-3.0nm，长度为1-50μm；还公开了一种锂离子电池正极，包括正极活性材料、导电剂和粘接剂，所述导电剂采用上述单壁碳纳米管；所述的粘接剂为聚偏二氟乙烯，所述正极活性材料采用钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料中的一种或几种；所述锂离子电池正极的制备方法包括以下几个步骤：步骤a:将粘接剂溶解于溶剂中，然后加入如权利要求1所述的单壁碳纳米管浆料混合，得到混合溶液；步骤b:向混合溶液中加入正极活性材料得到正极浆料；步骤c:将正极浆料涂布在铝箔集流体上，经烘干，辊压和裁切得到锂离子电池正极。但本申请的发明人在实现本申请实施例的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：电池的常温循环性能和高温循环性能差，尚待改善。技术实现要素：为了弥补已有技术的缺陷，本发明提供导电剂、锂离子电池正极片及其制备方法、锂离子电池。本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：一种导电剂，按重量百分比，包括碳纳米管0.4%-5%，溶剂94.0%-98%和分散剂1%-2%；所述碳纳米管的管径为1-10nm，长度为30-70nm。进一步地，所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮。进一步地，所述分散剂为聚偏二氟乙烯或聚乙烯吡咯烷酮及其改性物中的一种或几种。锂离子电池正极片，包括正极集流体以及涂覆在所述正极集流体表面的正极浆料，按重量百分比所述正极浆料的材料包括正极活性材料97.37%-98.6%，导电剂0.05%-0.5%，粘接剂1%-2.4%。进一步地，所述正极活性材料为三元材料linixcoymn1-x-yo2。进一步地，所述粘接剂为聚偏氟乙烯。锂离子电池正极片的制备方法，包括如下步骤：s1.将粘接剂溶于溶剂中，然后加入上述导电剂混合，搅拌，得到混合溶液a；s2.按质量百分比称取70%的混合溶液a，加入到正极活性材料中得到正极浆料b，搅拌90min；s3.将剩余30%的混合溶液a，加入到正极浆料b中，搅拌90min，得到正极浆料c；s4.将正极浆料c涂布到正极集流体上，经烘干，辊压和裁切得到锂离子电池正极片。一种锂离子电池，包括正极片、负极片、电池隔膜和电解液，所述正极片为上述正极片。本发明具有如下有益效果：本申请的发明人为了实现电池的常温循环性能和高温循环性能的改善进行了各种深入研究，结果发现，影响电池的常温循环性能和高温循环性能的关键因素在于碳纳米管的用量和长度，发明人意外发现，通过控制导电剂中碳纳米管的用量为0.4%-5%，所述碳纳米管的长度为30-70nm，取得了预料不到的技术效果，电池的常温循环性能和高温循环性能有了极其显著的提高。本发明提供了一种导电剂、利用该导电剂制成的锂离子正极片以及包含上述正极片的锂离子电池，本发明中的导电剂是由特定配比的碳纳米管、溶剂和分散剂形成的碳纳米管浆料，一方面，提高极片电导率，减小了极化电阻，提升了锂离子电池的高倍率性能，同时也提升常温循环性能，即使在高温条件下，其循环性能也得到改善；另一方面降低了导电剂的使用量，提升了活性物质含量，在不改变电池体系的前提下提升了电池容量；另一方面，使碳纳米管得到了很好的分散，且缩短了分散复合的时间，减少能耗，降低生产成本，提高了生产效率。本发明的锂离子电池的循环性能好，在+0.5c/-1c的充放电倍率下，25℃常温条件下循环500次后，其容量保持率大于94%；45℃高温条件下循环500次后，容量保持率大于82%，从而在根本上解决了循环性能较差的问题。传统的锂离子电池正极片的制备中，将粘结剂和导电剂形成的混合溶液一次加入到正极活性材料中得到正极浆料，再将正极浆料涂布到正极集流体上，本发明创造性地将粘结剂和导电剂形成的混合溶液分批加入到正极活性材料中得到正极浆料，得到的锂离子电池的循环性能更好。具体实施方式如无特殊说明，本说明书中的术语的含义与本领域技术人员一般理解的含义相同，但如有冲突，则以本说明书中的定义为准。如无特殊说明，本说明书中的百分比(％)均为重量百分比(重量％)。在说明书和权利要求书中使用的涉及组分量、工艺条件等的所有数值或表述在所有情形中均应理解被“约”修饰。涉及相同组分或性质的所有范围均包括端点，该端点可独立地组合。由于这些范围是连续的，因此它们包括在最小值与最大值之间的每一数值。还应理解的是，本申请引用的任何数值范围预期包括该范围内的所有子范围。本文中“包括”、“包含”、“含”、“含有”、“具有”或其它变体意在涵盖非封闭式包括，这些术语之间不作区分。术语“包含”是指可加入不影响最终结果的其它步骤和成分。术语“包含”还包括术语“由…组成”和“基本上由…组成”。本发明的组合物和方法/工艺可包含、由其组成和基本上由本文描述的必要元素和限制项以及本文描述的任一的附加的或任选的成分、组分、步骤或限制项组成。本发明的出发点为通过特殊的工艺设计和配方调整，在现有技术的基础上制作一种以碳纳米管为导电剂的锂离子电池正极片和含有这种正极片的锂离子电池，解决碳纳米管难分散的问题，并改善锂离子电池的循环性能，有效提高电池的使用安全性。第一方面，本发明提供一种导电剂，按重量百分比，包括碳纳米管0.4%-5%，溶剂94.0%-98%和分散剂1%-2%；所述碳纳米管的管径为1-10nm，长度为30-70nm。本申请的发明人为了实现电池的常温循环性能和高温循环性能的改善进行了各种深入研究，结果发现，影响电池的常温循环性能和高温循环性能的关键因素在于碳纳米管的用量和长度，发明人意外发现，通过控制导电剂中碳纳米管的用量为0.4%-5%，所述碳纳米管的长度为30-70nm，取得了预料不到的技术效果，电池的常温循环性能和高温循环性能有了及其显著的提高。在研发过程中发明人发现，上述碳纳米管在导电剂中的质量百分比含量控制为0.4%-5%为宜，所述碳纳米管的管径为1-10nm，长度为30-70nm为宜，如果不按照这些配方进行配比，所得到的锂离子电池将无法得到令人满意的常温循环性能和高温循环性能。所述碳纳米管的重量百分比为0.4%-5%，例如可为0.4%、1%、2%、3%、4%、5%，或这些数值形成的区间范围。所述溶剂的重量百分比为94.0%-98%，例如可为94%、95%、96%、97%、98%，或这些数值形成的区间范围。所述分散剂的重量百分比为1%-2%，例如可为1%、1.2%、1.4%、1.6%、1.8%、2%，或这些数值形成的区间范围。所述碳纳米管的长度为30-70nm，例如可以为39nm、40nm、45nm、50nm、60nm、70nm，或这些数值形成的区间范围。所述溶剂优选但不限定为n-甲基吡咯烷酮。所述分散剂优选但不限定为聚偏二氟乙烯或聚乙烯吡咯烷酮及其改性物中的一种或几种。第二方面，本发明提供一种锂离子电池正极片，锂离子电池正极片，包括正极集流体以及涂覆在所述正极集流体表面的正极浆料，按重量百分比所述正极浆料的材料包括正极活性材料97.37%-98.6%，导电剂0.05%-0.5%，粘接剂1%-2.4%。所述正极活性材料优选但不限定为三元材料linixcoymn1-x-yo2。所述粘接剂优选但不限定为聚偏氟乙烯。第三方面，本发明提供上述锂离子电池正极片的制备方法，包括如下步骤：s1.将粘接剂溶于溶剂中，然后加入上述导电剂混合，搅拌，得到混合溶液a；s2.按质量百分比称取70%的混合溶液a，加入到正极活性材料中得到正极浆料b，搅拌90min；s3.将剩余30%的混合溶液a，加入到正极浆料b中，搅拌90min，得到正极浆料c；s4.将正极浆料c涂布到正极集流体上，经烘干，辊压和裁切得到锂离子电池正极片。传统的锂离子电池正极片的制备中，将粘结剂和导电剂形成的混合溶液一次加入到正极活性材料中得到正极浆料，再将正极浆料涂布到正极集流体上，本发明创造性地先按质量百分比称取70%的混合溶液a，加入到正极活性材料中得到正极浆料b，由此得到的正极浆料b；再将剩余30%的混合溶液a，加入到正极浆料b中，搅拌90min，得到正极浆料c，通过将粘结剂和导电剂形成的混合溶液分批加入到正极活性材料中，且控制分批加入的混合溶液的量，有助于导电剂分散均匀，构建良好的的导电网络，电解液浸润均匀，得到的锂离子电池的循环性能更好。第四方面，本发明提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片、电池隔膜和电解液，所述正极片为上述锂离子电池正极片。下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。实施例1一种锂离子电池，其制备方法为：（1）制备导电剂将20g聚偏氟乙烯（pvdf）加入到976gn-甲基吡咯烷酮中，搅拌40min至完全溶解；然后加入4g碳纳米管粉料，其中碳纳米管的管径为1-4nm，管长为30-40nm，高速分散2h，得到导电剂；（2）制备锂离子电池正极片所述锂离子电池正极片包括正极集流体以及涂覆在所述正极集流体表面的正极浆料，按重量百分比所述正极浆料的材料包括正极活性材料98%，导电剂0.08%，粘接剂1.4%；制备方法为：s1.将粘接剂溶于n-甲基吡咯烷酮中，然后加入导电剂混合，搅拌，得到混合溶液a；s2.按质量百分比称取70%的混合溶液a，加入到正极活性材料中得到正极浆料b，搅拌90min；s3.将剩余30%的混合溶液a，加入到正极浆料b中，搅拌90min，得到正极浆料c；s4.将正极浆料c在厚度为15.5um的铝箔上进行双面涂布，在100℃下烘干，在将其进行压实，其压实密度为3.4g/cm3，然后将极片分切成624mm（长度）*57mm（宽度）*0.146mm（厚度）规格，焊接极耳，得到锂离子电池正极片；（3）制备锂离子电池锂离子电池负极片选择常规的天然石墨：硅碳：碳黑：cmc：sbr＝90:10:0.5:1.09:2.1的比例制备浆料，并经涂布，烘干，辊压和分切制得；隔膜选择18um聚乙烯隔膜(美国celgad公司生产)；电解液选择常规的电解液(1mol/llipf6，溶剂ec:emc:pc＝20:70:10)；壳体选择18650型圆柱钢壳。将上述正极片、负极片和隔膜卷绕形成一个圆柱的卷芯，装配在18650型壳体上，将5.6g电解液注入电池中；后续经陈化，老化分容得到2750mah的18650型电池s1，其中陈化时间为24h。实施例2（1）制备导电剂将10g聚乙烯吡咯烷酮（pvp）加入到950gn-甲基吡咯烷酮中，搅拌90min至完全溶解；然后加入40g碳纳米管粉料，其中碳纳米管的管径为5-10nm，管长为50-70nm，高速分散2h，得到导电剂；（2）制备锂离子电池正极片所述锂离子电池正极片包括正极集流体以及涂覆在所述正极集流体表面的正极浆料，按重量百分比所述正极浆料的材料包括正极活性材料97.37%，导电剂0.05%，粘接剂2.4%；制备方法为：s1.将粘接剂溶于n-甲基吡咯烷酮中，然后加入导电剂混合，搅拌，得到混合溶液a；s2.按质量百分比称取70%的混合溶液a，加入到正极活性材料中得到正极浆料b，搅拌90min；s3.将剩余30%的混合溶液a，加入到正极浆料b中，搅拌90min，得到正极浆料c；s4.将正极浆料c在厚度为15.5um的铝箔上进行双面涂布，在100℃下烘干，在将其进行压实，其压实密度为3.4g/cm3，然后将极片分切成630mm（长度）*57mm（宽度）*0.147mm（厚度）规格，焊接极耳，得到锂离子电池正极片；（3）制备锂离子电池锂离子电池负极选择常规的天然石墨：硅碳：碳黑：cmc：sbr＝90:10:0.5:1.09:2.1的比例制备浆料，并经涂布，烘干，辊压和分切制得；隔膜选择18um聚乙烯隔膜(美国celgad公司生产)；电解液选择常规的电解液(1mol/llipf6，溶剂ec:emc:pc＝20:70:10)；壳体选择18650型圆柱钢壳。将上述正极、负极和隔膜卷绕形成一个圆柱的卷芯，装配在18650型壳体上，将5.6g电解液注入电池中，后续经陈化老化分容得到2750mah的18650型电池s2，其中，陈化时间为24h。实施例3（1）制备导电剂将15g聚乙烯吡咯烷酮（pvp）加入到940gn-甲基吡咯烷酮中，搅拌90min至完全溶解；然后加入45g碳纳米管粉料，其中碳纳米管的管径为5-10nm，管长为50-70nm，高速分散2h，得到导电剂；（2）制备锂离子电池正极片所述锂离子电池正极片包括正极集流体以及涂覆在所述正极集流体表面的正极浆料，按重量百分比所述正极浆料的材料包括正极活性材料98.6%，导电剂0.4%，粘接剂1%；制备方法为：s1.将粘接剂溶于n-甲基吡咯烷酮中，然后加入导电剂混合，搅拌，得到混合溶液a；s2.按质量百分比称取70%的混合溶液a，加入到正极活性材料中得到正极浆料b，搅拌90min；s3.将剩余30%的混合溶液a，加入到正极浆料b中，搅拌90min，得到正极浆料c；s4.将正极浆料c在厚度为15.5um的铝箔上进行双面涂布，在100℃下烘干，在将其进行压实，其压实密度为3.4g/cm3，然后将极片分切成630mm（长度）*57mm（宽度）*0.147mm（厚度）规格，焊接极耳，得到锂离子电池正极片；（3）制备锂离子电池锂离子电池负极选择常规的天然石墨：硅碳：碳黑：cmc：sbr＝90:10:0.5:1.09:2.1的比例制备浆料，并经涂布，烘干，辊压和分切制得；隔膜选择18um聚乙烯隔膜(美国celgad公司生产)；电解液选择常规的电解液(1mol/llipf6，溶剂ec:emc:pc＝20:70:10)；壳体选择18650型圆柱钢壳。将上述正极、负极和隔膜卷绕形成一个圆柱的卷芯，装配在18650型壳体上，将5.6g电解液注入电池中，后续经陈化，老化分容得到2750mah的18650型电池s3，其中，陈化时间为24h。对比例1基于实施例1，不同之处仅在于：制备导电剂时，将20g聚偏氟乙烯（pvdf）加入到920gn-甲基吡咯烷酮中，搅拌40min至完全溶解；然后加入60g碳纳米管粉料，其中碳纳米管的管径为1-4nm，管长为30-40nm，高速分散2h，得到导电剂。对比例2基于实施例1，不同之处仅在于：制备导电剂时，将20g聚偏氟乙烯（pvdf）加入到977gn-甲基吡咯烷酮中，搅拌40min至完全溶解；然后加入3g碳纳米管粉料，其中碳纳米管的管径为1-4nm，管长为30-40nm，高速分散2h，得到导电剂。对比例3基于实施例2，不同之处仅在于：制备导电剂时，将10g聚乙烯吡咯烷酮（pvp）加入到980gn-甲基吡咯烷酮中，搅拌90min至完全溶解；然后加入10g碳纳米管粉料，其中碳纳米管的管径为1.5nm，管长为20μm，高速分散2h，得到导电剂。对比例4基于实施例1，不同之处仅在于：制备导电剂时，将20g聚偏氟乙烯（pvdf）加入到976gn-甲基吡咯烷酮中，搅拌40min至完全溶解；然后加入4g碳纳米管粉料，其中碳纳米管的管径为1-4nm，管长为20nm，高速分散2h，得到导电剂。对比例5基于实施例1，不同之处仅在于：制备导电剂时，将20g聚偏氟乙烯（pvdf）加入到920gn-甲基吡咯烷酮中，搅拌40min至完全溶解；然后加入60g碳纳米管粉料，其中碳纳米管的管径为1-4nm，管长为1μm，高速分散2h，得到导电剂。对比例6基于实施例1，不同之处仅在于：制备锂离子电池正极片时，将得到混合溶液a一次加入到正极活性材料中得到正极浆料。试验例将实施例1-3和对比例1-6制得的锂离子电池分别进行常温循环性能测试和高温循环性能测试，测试结果参见表1。其中，常温循环性能测试：在25℃恒温下以0.5c的电流恒流恒压充电直至电压为4.2v，然后以1c电流放电至2.75v，重复充放电循环500次；循环过程中记录电池的放电容量，以第500次的放电容量与第一次放电容量百分比作为容量保持率。高温循环性能测试：在45℃恒温下以0.5c的电流恒流恒压充电直至电压为4.2v，然后以1c电流放电至2.75v，重复充放电循环500次；循环过程中记录电池的放电容量，以第500次的放电容量与第一次放电容量百分比作为容量保持率。编号常温下容量保持率45℃下容量保持率实施例196%87%实施例295%85%实施例397%82%对比例175%62%对比例278%66%对比例377%68%对比例476%65%对比例572%60%对比例680%65%从对比测试中可看出，在其他因素相同的情况下，导电剂中碳纳米管的用量为0.4%-5%，所述碳纳米管的长度为30-70nm，取得了预料不到的技术效果，电池的常温循环性能和高温循环性能有了极其显著的提高。以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。当前第1页12