[發(fā)明專利]鋰離子電池石墨導(dǎo)電添加劑及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110224066.5
• 申請(qǐng)日: 2011-08-05
• 公開（公告）號(hào): CN102299340A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅建偉;吳壯雄;劉小虹;黃雨生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西正拓新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62
• 代理公司: 南昌洪達(dá)專利事務(wù)所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電添加劑及其制備方法，尤其涉及一種鋰離子電池石墨導(dǎo)電添加劑及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池正、負(fù)極材料由于自身導(dǎo)電性能較差或者接觸性能不好，導(dǎo)致在充放電過(guò)程中電導(dǎo)率較低或者脫、嵌鋰的路徑較遠(yuǎn)，使電池在充放電的過(guò)程中極化現(xiàn)象嚴(yán)重，電池的性能不能較好的發(fā)揮，所以有必要在正負(fù)極材料中加入導(dǎo)電添加劑，來(lái)提高正、負(fù)極材料的導(dǎo)電性或縮短離子的脫、嵌路徑，降低鋰離子電池的極化現(xiàn)象。所以優(yōu)異的導(dǎo)電添加劑需要具備以下幾個(gè)特征：

一、電導(dǎo)率較高，高電導(dǎo)率的材料能提高電子的遷移速率；

二、粒徑較小，小粒徑的材料能填充鋰離子電池正、負(fù)極材料的空隙，使材料之間的接觸較好，易于鋰離子的脫出、嵌入；

三、高比表面積，比表面積大的材料能較好的與正、負(fù)極材料接觸，同樣易于鋰離子的脫嵌與電子遷移；

四、易于分散，在正、負(fù)極材料配漿料的過(guò)程中易于打散、分散，能較好的與正、負(fù)極材料混合在一起；

五、高穩(wěn)定性，在鋰離子電池充放電的過(guò)程中穩(wěn)定存在，不會(huì)發(fā)生體積變化，影響電池的循環(huán)性能。

目前市場(chǎng)上鋰離子電池導(dǎo)電添加劑主要為Super-P與KS系列，此兩類產(chǎn)品皆為國(guó)外進(jìn)口，前者為納米級(jí)的碳黑類產(chǎn)品，具有較小的粒徑與較大的比表面積，具有較好的導(dǎo)電性能，但是由于粒度較小及比表面積較大，不易于分散，而后者為微米級(jí)的導(dǎo)電石墨，易于分散，但是導(dǎo)電性能較Super-P差。兩類產(chǎn)品皆為國(guó)外生產(chǎn)，不僅價(jià)格昂貴，而且都存在一定的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了一種鋰離子電池石墨導(dǎo)電添加劑及其制備方法，采用天然石墨、瀝青焦、石油焦或針狀焦作為原材料，采用特有加工工藝，將天然石墨、瀝青焦、石油焦或針狀焦加工到合適的粒度與比表面積，既有較好的加工，同時(shí)合適粒度與比表面積能提供較好的導(dǎo)電性能。通過(guò)在材料中添加添加劑，送至純化石墨化，不僅能提高材料的純度，同時(shí)能提高材料的電導(dǎo)率。另外本發(fā)明的產(chǎn)品用作負(fù)極材料導(dǎo)電添加劑時(shí)，具有較高的容量，能減少因加入導(dǎo)電劑帶來(lái)的容量損失，提高電池的能量密度。

本產(chǎn)品不僅提高鋰離子電池正、負(fù)極材料的導(dǎo)電性能和循環(huán)壽命，而且本產(chǎn)品具有較高的容量。本發(fā)明的鋰離子電池導(dǎo)電添加劑原材料為天然石墨，為粒徑分布30nm-50μm的黑色粉末，產(chǎn)品導(dǎo)電性能優(yōu)異，易于分散，具有較高的容量，適合工業(yè)化生產(chǎn)。制備方法為粉碎細(xì)化粒度并提高材料比表面積，然后送至純化石墨化，提高材料純度及石墨化度，提高材料的導(dǎo)電性能。

本發(fā)明是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一種鋰離子電池石墨導(dǎo)電添加劑，其材質(zhì)為石墨，能有效降低鋰離子電池的極化現(xiàn)象，提高鋰離子電池的倍率性能與循環(huán)性能，原材料為天然石墨、瀝青焦、石油焦、針狀焦或四者之間的混合材料，為粒徑分布于30nm-50μm的黑色粉末，比表面積為10-1000m²/g，電導(dǎo)率為1×10⁴~1×10⁵S/m。

鋰離子電池石墨導(dǎo)電添加劑的制備方法，方法步驟為：

第一步：粉碎：將原材料經(jīng)過(guò)粉碎機(jī)粉碎到粒度30nm-50μm，比表面積為10-1000m²/g；?

第二步：混合：將粉碎到合格參數(shù)的原材料加入添加劑，加入添加劑的重量為原材料的1%-5%，在混合機(jī)中混合1-4個(gè)小時(shí)；

第三步：純化石墨化：第二步制得的混合物料置于石墨化爐中進(jìn)行純化石墨化處理，在2200℃以上持續(xù)通入氯氣氣體，將石墨中的金屬雜質(zhì)去除，同時(shí)，純化石墨化處理溫度最高可達(dá)3000?℃，即可得到導(dǎo)電添加劑。

所述的天然石墨為天然鱗片石墨或者天然微晶石墨。

所述的添加劑為硼、硼的化合物、硼與硼的化合物的混合物、硅粉、明膠、檸檬酸三嵌段高分子表面活性劑(SIEO₂₀PO₇₀EO₂₀，P-123)。

所述的天然石墨、瀝青焦、石油焦或針狀焦粉粒度小于50目。

所述的混合為在V型混合機(jī)或錐形混合機(jī)中進(jìn)行，混合時(shí)間為1-4小時(shí)，混合溫度為15-100℃。

所述的純化石墨化保護(hù)氣體為氮?dú)猓兓瘹怏w為氯氣。

本發(fā)明的技術(shù)效果是：1.本發(fā)明材料來(lái)源廣泛，工藝成熟穩(wěn)定，易于工業(yè)化生產(chǎn)；2.本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有導(dǎo)電性能優(yōu)異，易于分散，而且具有容量，能提高電池的能量密度；3.在石墨化處理之前加入一定量的添加劑，可有效改善導(dǎo)電劑的石墨化度，起到提高導(dǎo)電劑導(dǎo)電性能的目的。

附圖說(shuō)明