[發明專利]提升儲能電池導電劑材料性能的方法

有效

• 申請號: 201610023920.4
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105680052B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 王韞宇
• 申請（專利權）人: 廈門韞茂科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 房德權

本發明涉及一種提升儲能電池導電劑材料性能的方法，通過原子層積法或氣態前驅體脈沖法，或者上述兩種方法的結合，在導電劑表面生長包覆金屬氧化物，所述金屬氧化物厚度為2埃米到100埃米。本發明在高比表面積導電劑粉末表面形成均勻超薄包覆層，可以提高導電劑，尤其是在高電壓下的穩定性，進而提高電池的穩定性。還可提高導電劑的分散性，另外可提高超高比表面積(>500m²/g)導電劑在電極材料的使用比例，降低總體導電劑添加量。

技術領域

本發明涉及儲能電池的導電劑材料技術領域，尤其涉及到一種提升儲能電池導電劑材料性能的方法。

背景技術

鋰離子電池是一個快速增長的電池市場。他們在諸多領域都有重要應用，包括混合動力汽車和插電式動力汽車。這些電池通常由含鋰的過渡金屬組成的氧化物或者含鋰的過渡金屬磷酸鹽正極和石墨負極。這些電極通常由電極粉末,導電劑和有機粘結劑組成。

使用導電劑是為了保證儲能電池電極具有良好的充放電性能，在極片制作時通常加入一定量的導電物質，在活性物質之間、活性物質與集流體之間起到收集微電流的作用，以減小電極的接觸電阻加速電子的移動速率，同時也能有效地提高鋰離子在電極材料中的遷移速率，從而提高電極的充放電效率。

主要的儲能電池導電劑為導電炭黑，其特點是粒徑小，比表面積特別大(例如10-2000m²/g)，導電性能特別好，常用的炭黑導電劑有：乙炔黑、Super P、Super S、350G、碳纖維(VGCF)、碳納米管(CNTs)、科琴黑(KetjenblackEC300J、KetjenblackEC600JD、CarbonECP、Carbon ECP600JD等。

在鋰離子電池中使用導電劑可以1)提高鋰離子電池的電池倍率性能；2)可以提高鋰離子傳導的性能；3)可以起到吸液保液的作用等。

目前鋰離子電池中使用導電劑的主要問題有1)導電劑的高比表面積,尤其是超高比表面積(>500m²/g)導電劑會大大增加其化學反應活性，尤其是在高電壓下，會造成電解質在其表面更容易氧化，造成電池壽命減少，安全性，穩定性降低；2)導電劑的顆粒較小(一般為幾十納米)，造成其分散性不好，分散工藝繁雜，一般除了要使用機械的操作外還要注意其分散的程序(如：分次、分量加入的專用分散劑、導電劑等的順序問題)；3)導電劑的比例及添加量等會影響電池制備成本。

以上導電劑性能的不足，都會造成鋰電池性能成本損失。例如一些商業化的電池包括鈷酸鋰(LiCoO₂(LCO)),鈷錳鎳酸鋰(LiMn_xNi_yCo_zO₂(x+y+z＝1)(NCM))，鎳鈷鋁鋰(LiNi_xCo_yAl_zO₂(x+y+z＝1)(NCA)),磷酸鐵鋰(LiFePOx)，以及未來的鋰硫電池，鋰空，鋰氧，鈉電池，鎂電池，礬電池等高容量儲能電池會出現循環壽命降低(尤其高電壓下)，電池產氣，起火(thermalrunaway)等安全性問題。

對導電劑的改性，可以改善以上出現的問題。目前，導電劑材料的改性主要有高溫惰性氣氛處理(如)，經過處理后的導電炭黑表面形成一層無定形碳薄層，減少表面懸掛碳鍵，經過處理的導電炭黑，可明顯減少電解質在導電劑表面氧化(尤其是高電壓下)，提高電池的循環，安全，穩定性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種提升儲能電池導電劑材料性能的方法，提高導電劑的穩定性，進而提高電池的穩定性。

為解決上述技術問題，本發明提出下列提升儲能電池導電劑材料性能的方法，通過原子層積法或氣態前驅體脈沖法，或者上述兩種方法的結合，在導電劑表面生長包覆金屬氧化物，所述金屬氧化物厚度為2埃米到100埃米。