[發明專利]一種高端鋰離子二次電池用高純高導電碳納米管漿料

在審

• 申請號: 201610524793.6
• 申請日: 2016-07-05
• 公開（公告）號: CN107579208A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 謝寶東;毛鷗;鄭濤;張美杰;嚴燕
• 申請（專利權）人: 天奈（鎮江）材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 北京神州華茂知識產權有限公司11358
• 代理人: 湯楚瑩

技術領域

本發明屬于電池用材料制備技術領域，具體涉及一種高端鋰離子二次電池用高純高導電碳納米管漿料。

背景技術

碳納米管具有非常優良的導電性能，同時又具有極高的長徑比，把碳納米管添加到鋰離子電池的電極材料中可以有效地形成導電網絡，提升電極導電性能，使鋰離子電池具有優異的性能，具體表現在電池容量大、循環壽命長，適合高端數碼類電池及新能源汽車電池。由于碳納米管管徑為納米級，且是以團毛線形式存在，電池廠家正極合漿時分散不開，需使用分散好碳納米管漿料。且高端鋰電池還對金屬含量有限制。

目前的高端數碼手機電池與新能源汽車電池中，普遍使用11.7nm的普通碳納米管，長徑比小、導電性差、在電極配比中添加量大，相應的電池電阻高、倍率性能差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高端鋰離子二次電池用高純高導電碳納米管漿料。

一種高端鋰離子二次電池用高純高導電碳納米管漿料，該漿料由如下質量分數的組分組成：3％-8％的碳納米管，0.1％-2％的分散穩定劑,余量為N-甲基吡咯烷酮。

所述分散穩定劑為聚乙烯基吡咯烷酮或聚乙烯醇中的一種或兩種。

所述漿料粘度≤30000mPa.s。

所述碳納米管中金屬含量小于100ppm。

所述碳納米管的管徑為4-10nm，平均管徑為7nm，長徑比為200-2000。

所述漿料中金屬含量小于5ppm。

本發明的有益效果：高純碳納米管漿料適合高端數碼手機電池與新能源汽車電池。與平均管徑為11.7nm的普通碳納米管比，具有較大長徑比、較好導電性、在電極配比中添加量少的優點且相應的電池具有更低的電阻、更好的倍率性能。另外本發明的導電漿料所使用的碳納米管制備方法簡單，適合大規模工業化生產。

附圖說明

圖1高純碳納米管與普通碳納米管的TEM鏡圖；

圖中a為高純碳納米管TEM鏡圖，b為普通碳納米管的TEM鏡圖。

圖2為采用實施例1的鈷酸鋰扣式電池的循環性能對比；

圖中a為普通碳納米管扣式電池性能，b為高純碳納米管扣式電池性能。

圖3為采用實施例2的三元材料電池EIS對比圖。

圖4為采用實施例2的三元材料電池放電倍率對比圖。

圖5為采用實施例3的磷酸鐵鋰材料電池放電倍率對比圖

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步說明。

實施例1

一種高端鋰離子二次電池用高純高導電碳納米管漿料，該漿料由如下質量 分數的組分組成：5％的碳納米管，1％的聚乙烯基吡咯烷酮,余量為N-甲基吡咯烷酮。上述碳納米管漿料的制備方法是將碳納米管，聚乙烯基吡咯烷酮和N-甲基吡咯烷酮混合，攪拌機中攪拌均勻制成。制備的高純碳納米管與普通碳納米管的TEM鏡圖對比如圖1所示。

制備的漿料粘度為13000mPa.s，碳納米管中金屬含量小于100ppm，碳納米管的管徑為4-10nm，平均管徑為7nm，長徑比為1000，漿料中金屬含量小于5ppm。

以高純碳納米管與普通碳納米管制備鈷酸鋰扣式電池，其中配方LCO：高純碳納米管：PVDF＝98.85：0.35：0.8，LCO：普通碳納米管：PVDF＝98.25：0.75：1，單面面密度為120g/m²。

使用藍電電池測試系統測試扣式電池性能，發現高純碳納米管扣式電池1C充電，4C放電，克容量保持在120mAh/g，而普通碳納米管扣式電池1C充電，4C放電，克容量小于100mAh/g。扣式電池不同倍率電池性能如圖2所示。

實施例2

一種高端鋰離子二次電池用高純高導電碳納米管漿料，該漿料由如下質量分數的組分組成：7％的碳納米管，0.5％的聚乙烯醇,余量為N-甲基吡咯烷酮。上述碳納米管漿料的制備方法是將碳納米管，聚乙烯醇和N-甲基吡咯烷酮混合，攪拌機中攪拌均勻制成。

制備的漿料粘度為12000mPa.s，碳納米管中金屬含量小于100ppm，碳納米管的管徑為4-10nm，平均管徑為7nm，長徑比為800，漿料中金屬含量小于5ppm。

以高純碳納米管與普通碳納米管制備三元材料電池，其中配方NCM：高純碳納米管：PVDF＝98.7：0.5：0.8，NCM：普通碳納米管：PVDF＝98.25：0.75：1，正極涂布雙面面面密度為200g/m²，壓實密度為3.6±0.1g/cm³。