一种导电剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种导电剂及其制备方法与应用，属于导电材料技术领域。本发明专利技术的导电剂包括多壁碳纳米管和负载在所述多壁碳纳米管上的炭黑。本发明专利技术的导电剂避免了炭黑单独使用时形成的点状式分布；将炭黑与多壁碳纳米管的质量比控制为1∶10～15，使炭黑能够均匀、疏松地负载在多壁碳纳米管上，避免了炭黑在多壁碳纳米管上的团聚；再结合多壁碳纳米管的网络结构，大幅提高了正极材料的导电性，降低锂离子电池循环容量衰减速度。实施例数据表明：本发明专利技术导电剂能够使磷酸铁锂的克容量为158.9～160.5mAh/g，首次效率为94.9～95.5％，在0.3C/0.3C的条件下循环500次的电容保持率为92.5～94.1％。

A conductive agent and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种导电剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及导电材料
，尤其涉及一种导电剂及其制备方法与应用。
技术介绍
锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂离子电池正极材料的活性成分一般为钴酸锂、锰酸锂或磷酸铁锂；但是这些活性成分的导电性较差，应用于锂离子电池时，通常需要加入导电剂。现有技术中常用的导电剂一般为炭黑或碳纳米管。炭黑一般为颗粒状，应用于正极时，其导电性强，但是很容易形成“点状式”排布，不能形成网络结构，对正极材料的导电性能提高程度有限。碳纳米管虽然其能增大电极材料的表面积，但是其容易团聚，对正极材料的导电性提高程度也是有限的。而正极材料较低的导电性直接限制了电化学反应的活性，在快速充放电条件下，极化现象明显，循环容量衰减快。因此，提供一种能大幅提高正极材料导电性的导电剂是锂电池研究领域的一大趋势。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种导电剂及其制备方法与应用，本专利技术提供的导电剂能够降低锂离子电池正极材料的内阻，提高导电性，降低锂离子电池循环容量衰减速度。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种导电剂，包括多壁碳纳米管和负载在所述多壁碳纳米管上的炭黑；所述炭黑与多壁碳纳米管的质量比为1∶10～15。优选地，所述多壁碳纳米管的直径为100～200nm，平均长度为2～3μm。优选地，所述炭黑的粒径为20～50nm。本专利技术还提供了上述技术方案所述的导电剂的制备方法，包括以下步骤：将多壁碳纳米管和炭黑采用湿法球磨混合，得到所述导电剂。优选地，所述湿法球磨用试剂为无水乙醇。优选地，所述湿法球磨的转速为1500～2000rmp，时间为1～3h。本专利技术还提供了上述技术方案所述的导电剂或上述技术方案所述的制备方法得到的导电剂在锂离子电池正极中的应用。优选地，所述锂离子电池正极中包括正极活性材料、粘合剂和导电剂；所述正极活性材料、粘合剂和导电剂的重量比为90～95∶5～10∶3～5。本专利技术提供了一种导电剂，包括多壁碳纳米管和负载在所述多壁碳纳米管上的炭黑；所述炭黑与多壁碳纳米管的质量比为1∶10～15。本专利技术的导电剂中炭黑负载在所述多壁碳纳米管上，避免了炭黑单独使用时形成的点状式分布；将炭黑与多壁碳纳米管的质量比控制为1∶10～15，使炭黑能够均匀、疏松地负载在多壁碳纳米管上，避免了炭黑在多壁碳纳米管上的团聚；再结合多壁碳纳米管的网络结构，大幅提高了正极材料的导电性，降低锂离子电池循环容量衰减速度。实施例的数据表明：本专利技术的导电剂能够使磷酸铁锂的克容量为158.9～160.5mAh/g，首次效率为94.9～95.5％，内阻为5.1～5.5mΩ，在0.3C/0.3C的条件下循环500次的电容保持率为92.5～94.1％。进一步地，所述多壁碳纳米管的直径为100～200nm，平均长度为2～3μm；所述炭黑的粒径为20～50nm；使炭黑颗粒能够进入到所述多壁碳纳米管内部并负载，进一步提高导电剂对正极材料的导电性，进而降低锂离子电池循环容量衰减速度。本专利技术还提供了上述技术方案所属的导电剂的制备方法，本专利技术的制备方法简单，且能够使炭黑能够充分负载到所述多壁碳纳米管上，提高导电剂对正极材料的导电性。本专利技术还提供了上述技术方案所述的导电剂在锂离子电池中的应用，由于该导电剂能够提高正极材料的导电性，使其能够应用于锂离子电池中，降低锂离子电池的循环容量衰减速度。具体实施方式本专利技术提供了一种导电剂，包括多壁碳纳米管和负载在所述多壁碳纳米管上的炭黑；所述炭黑与多壁碳纳米管的质量比为1∶10～15。在本专利技术中，所述炭黑与多壁碳纳米管的质量比优选为1∶11～14，进一步优选为1∶12～13。在本专利技术中，所述多壁碳纳米管的直径优选为100～200nm，平均长度优选为2～3μm。在本专利技术中，所述炭黑的粒径优选为20～50nm。本专利技术对所述多壁碳纳米管和炭黑的来源不做具体限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。本专利技术还提供了上述技术方案所述的导电剂的制备方法，包括以下步骤：将多壁碳纳米管和炭黑采用湿法球磨混合，得到所述导电剂。在本专利技术中，所述湿法球磨用试剂优选为无水乙醇；所述无水乙醇的质量和多壁碳纳米管和炭黑总质量的比值优选为0.5～1∶1。在本专利技术中，所述湿法球磨的转速优选为1500～2000rmp；所述湿法球磨的时间优选为1～3h，进一步优选为2h。湿法球磨混合结束后，本专利技术优选还包括将所述混合物进行烘干；本专利技术对所述烘干的温度和时间不做具体限定，只要能够使湿法球磨所用的溶剂全部除去即可。本专利技术通过控制湿法球磨用试剂和多壁碳纳米管和炭黑的用量比、湿法球磨的转速和时间，既保证了多壁碳纳米管具有完整的结构，还能使炭黑均匀、疏松地负载在所述多壁碳纳米管上。本专利技术还提供了上述技术方案所述的导电剂或上述技术方案所述的制备方法得到的导电剂在锂离子电池正极中的应用。在本专利技术中，当所述导电剂应用与锂离子电池正极中时，所述锂离子电池正极中优选包括正极活性材料、粘合剂和导电剂；所述正极活性材料、粘合剂和导电剂的重量比优选为90～95∶5～10∶1～3，进一步优选为91～94∶5～10∶2。本专利技术对所述正极活性材料和粘合剂不做具体限定，采用本领域技术人员熟知的锂离子电池常用正极活性材料和粘合剂即可。在本专利技术中，当所述导电剂应用与锂离子电池正极中时，优选将所述正极活性材料、粘合剂、导电剂和溶剂混合形成浆料，涂布在正极表面即可。下面结合实施例对本专利技术提供的导电剂及其制备方法与应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本专利技术保护范围的限定。实施例1导电剂的制备：将1份炭黑(粒径为20～40nm)、10份多壁碳纳米管(直径为100～150nm，平均长度为2μm)和8份无水乙醇在1500rmp的条件下球磨2h，烘干，得到导电剂。实施例2将1份炭黑(粒径为20～40nm)、15份多壁碳纳米管(直径为100～150nm，平均长度为2μm)和8份无水乙醇在1500rmp的条件下球磨2h，烘干，得到导电剂。实施例3将1份炭黑(粒径为20～30nm)、15份多壁碳纳米管(直径为160～200nm，平均长度为2μm)和10份无水乙醇在1500rmp的条件下球磨2h，烘干，得到导电剂。实施例4将1份炭黑(粒径为20～30nm)、12份多壁碳纳米管(160～200nm，平均长度为2μm)和9份无水乙醇在2000rmp的条件下球磨2h，烘干，得到导电剂。实施例5将1份炭黑(粒径为20～50nm)、12份多壁碳纳米管(直径为140～160nm，平均长度为3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导电剂，其特征在于，包括多壁碳纳米管和负载在所述多壁碳纳米管上的炭黑；所述炭黑与多壁碳纳米管的质量比为1∶10～15。/n

【技术特征摘要】
1.一种导电剂，其特征在于，包括多壁碳纳米管和负载在所述多壁碳纳米管上的炭黑；所述炭黑与多壁碳纳米管的质量比为1∶10～15。


2.根据权利要求1所述的导电剂，其特征在于，所述多壁碳纳米管的直径为100～200nm，平均长度为2～3μm。


3.根据权利要求1所述的导电剂，其特征在于，所述炭黑的粒径为20～50nm。


4.权利要求1～3任一项所述的导电剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将多壁碳纳米管和炭黑采用湿法球磨混合，得到所述导电剂。

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【专利技术属性】
技术研发人员：冯相士，
申请(专利权)人：湖南艾威尔新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43