磷酸铁锂电池用导电高分子复合导电剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种磷酸铁锂用导电高分子复合导电剂及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 磷酸铁锂正极材料以其循环寿命长、环境友好、能量密度高及其成本低等优点而 广泛应用于电动汽车、储能等领域，但是随着人们对电池能量密度及其倍率型能要求的提 高，磷酸铁锂电池的发展受到限制，尤其是电池的倍率性能，目前提高磷酸铁锂倍率性能的 方法主要有降低颗粒粒径、添加导电剂及其优化电池设计，而在正极材料中添加导电剂则 是最常用、效果最好的方法，目前的导电剂主要有碳纳米管、炭黑、SP及其石墨烯及其它们 之间的复合，比如专利（CN201110030938. 4)公开了一种碳纳米管、炭黑及其石墨烯组成导 电剂，但是存在锂离子在反应过程中，碳导电剂消耗一部分锂离子形成电阻较大的SEI膜， 降低正极容量的有效发挥，并最终影响锂离子电池能量密度的提高。
【发明内容】
[0003] 本发明正是基于目前只在磷酸铁锂中添加碳导电剂，提高电池的导电性，未兼顾 到正极克容量的发挥存在的不足，提供一种既能提高磷酸铁锂导电性又能提高材料的克容 量发挥的磷酸铁锂电池用导电高分子复合导电剂及其制备方法。
[0004] 本发明的技术方案是通过以下方式实现的：磷酸铁锂电池用导电高分子复合导电 剂，由炭黑、导电高分子、有机锂和粘结剂组成，组成成分的重量比为：炭黑：导电高分子： 有机锂：粘结剂=1: (0.1~0.2): (0.01~0.1): (5~10);所述粘结剂是由PVDF、CMC 及其溶剂NMP组成的混合体，其质量比为：PVDF :CMC :溶剂=1 :(0.01~0.1 ) :(10~30);所 述的导电高分子为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩；所述的有机锂为：甲基锂、丁基锂、仲丁基锂、 正己基锂、苯基锂中任一种。
[0005] 本发明的制备方法包括以下步骤：1)制备A溶液；2)制备导电剂；其特征在于： 1) 、配置A溶液：取1份PVDF，（0. 01~0. 1)份CMC之后添加到（10~30)份的NMP溶 剂中，并超声搅拌得到粘结剂A溶液； 2) 、制备导电剂：在露点< _50°C环境条件下，取A溶液（5~10)份，之后在里面添加1 份炭黑、（0. 1~0. 2)份导电高分子，搅拌均匀后再添加（0. 01~0. 1)有机锂，再超声搅拌 均匀后，得到导电高分子复合导电剂。
【附图说明】
[0006] 图1为实施例1制备出电池的电压一放电容量曲线图。
【具体实施方式】
[0007] 实施例1 : 取IgPVDF添加到20gNMP溶剂，超声搅拌均匀后再添加0. 05gCMC，并超声搅拌得到粘结 剂A溶液；之后在露点为-50°C的环境下，取A溶液8g，并在A溶液里面依次添加 Ig炭黑、 0. 15g聚苯胺，搅拌均匀后再添加0. 05克甲基锂，并超声搅拌均匀后，即得导电高分子复合 导电剂。图1为实施例1制备出电池的电压一放电容量曲线图。
[0008] 实施例2 : 取IgPVDF添加到IOgNMP溶剂，超声搅拌均匀后再添加0.0 lgCMC，并超声搅拌得到粘 结剂A溶液；之后在露点为-60°C的环境下，取A溶液5g，并在A溶液里面依次添加 Ig炭黑、 0.1 Og聚噻吩，搅拌均匀后再添加0. 01克乙基锂，并超声搅拌均匀后，即得导电高分子复合 导电剂。
[0009] 实施例3 : 取IgPVDF添加到30gNMP溶剂，超声搅拌均匀后再添加0. lgCMC，并超声搅拌得到粘结 剂A溶液；之后在露点为-60°C的环境下，取A溶液10g，并在A溶液里面依次添加 Ig炭黑、 0. 20g聚吡咯，搅拌均匀后再添加0. 1克仲丁基锂，并超声搅拌均匀后，即得导电高分子复 合导电剂。
[0010] 电化学性能测试： 以实施例1~3制备的导电剂A (质量为磷酸铁锂的4%)添加到正极磷酸铁锂里面，并 以此制备出的浆料制备出正极极片，锂片作为负极，LiPF6/EC+DEC (体积比1:1)为电解液， Ce I gar d2400膜为隔膜制备出扣式电池 AI、A2、A3。
[0011] 对比例：选取实施例中未添加导电剂的磷酸铁锂为正极，其它与实施例相同，制备 出扣式电池 B。
[0012] 表1为实施例与对比例的扣式电池的比较
【主权项】
1. 磷酸铁锂电池用导电高分子复合导电剂，由炭黑、导电高分子、有机锂和粘结剂组 成，组成成分的重量比为：炭黑：导电高分子：有机锂：粘结剂=1: (0. 1~0. 2): (0.Ol~ 0. 1):(5~10);所述粘结剂是由PVDF、CMC及其溶剂NMP组成的混合体，其质量比为：PVDF: CMC:溶剂=1 : (0. 01~0. 1) : (10~30);所述的导电高分子为聚苯胺、聚吡略、聚噻吩；所 述的有机锂为：甲基锂、丁基锂、仲丁基锂、正己基锂、苯基锂中任一种。
2. -种如权利要求1所述的制备磷酸铁锂电池用导电高分子复合导电剂的方法，包括 以下步骤：1)制备A溶液；2)制备导电剂；其特征在于： 1) 、配置A溶液：取1份PVDF，（0. 01~0. 1)份CMC之后添加到（10~30)份的NMP溶 剂中，并超声搅拌得到粘结剂A溶液； 2) 、制备导电剂：在露点< _50°C环境条件下，取A溶液（5~10)份，之后在里面添加1 份炭黑、（0. 1~0. 2)份导电高分子，搅拌均匀后再添加（0. 01~0. 1)有机锂，再超声搅拌 均匀后，得到导电高分子复合导电剂。
【专利摘要】本发明公开了磷酸铁锂电池用导电高分子复合导电剂，同时还公开了该导电剂的制备方法。本发明导电剂由炭黑、导电高分子、有机锂和粘结剂组成，组成成分的重量比为：炭黑:导电高分子:有机锂：粘结剂=1:（0.1～0.2）:（0.01～0.1）：（0.1～1）。制备方法包括以下步骤：1）制备A溶液、2）制备导电剂。本发明制得的磷酸铁锂电池，其电化学性能得到显著提高，其制备的复合导电剂掺杂到5AH软包磷酸铁锂正极材料里面，较未掺杂复合导电剂的软包磷酸铁锂正极材料其交流内阻降低20%，循环寿命提高20%。
【IPC分类】H01M4-62
【公开号】CN104795569
【申请号】CN201510118773
【发明人】丁建民
【申请人】江苏乐能电池股份有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年3月18日