[發明專利]用于鋰二次電池的正極負極導電添加劑及其制備方法和相關鋰二次電池的制備方法

有效

• 申請號: 201010595726.6
• 申請日: 2010-12-09
• 公開（公告）號: CN102544502A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 劉兆平;周旭峰;秦志鴻
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/058
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛

技術領域

本發明屬于儲能材料領域，具體涉及一種用于鋰二次電池的導電添加劑及其制備方法和相關的電池技術領域。?

背景技術

自從上世紀90年代初首個商品化鋰二次電池產品問世以來，鋰二次電池就因其高容量、高電壓平臺、長壽命和高安全性而在便攜式電子產品中獲得了廣泛的應用。隨著化石能源枯竭及全球氣候變暖等關乎人類生存發展的問題日益突出，人們對于清潔能源的需求不斷擴大，由此產生的新能源產業具有極為巨大的發展前景和市場規模。人們普遍預期鋰二次電池在該產業中將大有作為，尤其在大型儲能設備和以電動汽車為代表的動力電池中的應用前景更是吸引了全球的目光。為此，世界各國都投入了大量的人力物力進行新型高性能鋰二次電池的研發，以滿足大型動力電池和儲能電池在能量密度、功率密度、循環壽命和安全性等方面提出的更高的要求。?

作為電池的一種，鋰二次電池自然要求其電極具有良好的導電性。目前常用的磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料等正極活性材料本身的電導率均不是很高，同時正極材料顆粒間存在較大接觸電阻。因此，在正極制備中均需要加入具有高電導率的添加劑以提高正極內的電子遷移速率。負極中常用的石墨類活性材料，雖然本身具有良好的導電性，但為了克服顆粒間的接觸電阻，尤其是要實現大倍率放電時，仍然需要通過添加導電劑來改善其導電性，使其的電子導電能力與鋰離子從石墨中脫嵌的能力達至平衡。因此，導電添加劑在鋰二次電池中發揮著重要的作用，也是該產業的一個不可或缺的組成部分。?

目前，商品化的導電劑以碳材料為主，主要包括低端的導電石墨、乙炔黑、Super?P-Li等，和高端的碳納米管導電添加劑。前者雖然價格便宜，但難以滿足電池在高倍率下的?持續充放電；后者盡管性能出色，尤其適用于高功率電池，但其昂貴的價格限制了其在鋰二次電池中的實際應用。因此，開發新型廉價的高性能導電添加劑刻不容緩。?

石墨烯是2004年發現的一類新型碳材料，它具有獨特的二維納米結構和新穎的物理化學性質，因此受到了科學界和產業界的廣泛關注，應用前景十分廣闊。石墨烯具有極高的電導率，這為其成為一款成功的導電添加劑奠定了基礎。其次，石墨烯的二維納米結構既不同于導電石墨或Super?P-Li等三維導電顆粒，也不同于一維的碳納米管。如薄膜般“柔韌”的石墨烯很容易包裹于電極活性材料顆粒周圍，形成面接觸，并很容易形成三維的導電網絡。另一方面，石墨烯良好的導熱性能對于電池高溫性能和循環穩定性的提升也是大有益處的。在我們之前申請的國家發明專利(申請號201010514810.0)中，通過改進的方法，已經可以實現高質量石墨烯的大規模制備，并且成本低廉(顯著低于碳納米管)。因此，石墨烯導電添加劑相比于其他導電劑產品具有明顯的優勢。?

發明內容

本發明所要解決的首要技術問題是針對上述技術現狀提供一種用于鋰二次電池的正極負極導電添加劑，它實現電子在電極中的快速遷移，利于高倍率充放電，同時能夠提升電池的高溫性能和循環壽命。?

本發明所要解決的另一個技術問題是針對上述技術現狀提供一種用于鋰二次電池的正極負極導電添加劑的制備方法，其方法簡單，容易實施。?

本發明所要解決的再一個技術問題是針對上述技術現狀提供一種相關的鋰二次電池的制備方法。?

本發明為解決上述首要技術問題所采用的技術方案為：一種用于鋰二次電池的正極負極導電添加劑，其特征在于采用石墨烯導電添加劑，為純石墨烯或者石墨烯與其它導電材料的混合物，所述的石墨烯與其它導電材料的混合物中，石墨烯所占的質量百分比在1％-99％之間。?

作為改進，所述的石墨烯導電添加劑為粉體，或者為分散于水或有機溶劑中的石墨烯導電添加劑漿料，或者為分散于含有分散劑的水或有機溶劑中的石墨烯導電添加劑漿料，所述的石墨烯導電添加劑漿料中石墨烯或石墨烯與其它導電材料的混合物的質量百分比為0.5％-30％，所述的分散劑在石墨烯導電添加劑漿料中的質量百分含量為?0.1％-10％。?

優選，所述的石墨烯為單原子層石墨，或原子層數在2-15層之間的石墨烯納米片，其片層橫向尺寸在0.1-100μm之間。?

優選，所述的其它導電材料至少為導電石墨、導電碳黑、乙炔黑、Super?P-Li、碳納米管(CNTs)、碳納米纖維、氣相生長碳纖維(VGCF)、導電銀顆粒、導電銅顆粒、導電鋁顆粒、導電銀纖維、導電銅纖維、導電鋁纖維中的一種，或幾種的組合。?