[發明專利]一種鋰離子電池負極導電劑及含有該導電劑電池的制備方法

有效

• 申請號: 201810480537.0
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108649207B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 孔麗娟;徐子福;張德仁;張明慧
• 申請（專利權）人: 安普瑞斯（無錫）有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/62;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種鋰離子電池負極導電劑，其特征在于：采用靜電紡絲技術將硅量子點SiQDs混合到碳納米纖維CNFs的微孔之中，合成硅量子點/碳納米纖維復合物SiQDs/CNFs，然后用該復合物SiQDs/CNFs作為鋰離子電池的負極導電劑；其合成方法包括以下步驟：

1)將一定量的聚合物、硅源、還原劑分散到溶劑中，混合溶液攪拌一定時間進行分散，形成前驅體溶液；

2)將分散均勻的前驅體溶液注入到連有一定直徑的不銹鋼針的塑料注射器中；

3)通過精密螺旋槳調節注射器的噴射速率，同時在不銹鋼針頭方向間隔一定距離放置一收集器，收集制備的SiQDs/CNFs前驅體；

4)將制備的SiQDs/CNFs前驅體先在空氣中預氧化一段時間，然后置于真空烘箱中干燥；

5)將干燥后的前驅體放置在設有保護氣氛的管式爐中進行高溫碳化，最終經物理粉碎得到SiQDs/CNFs復合物；

步驟1)所述的聚合物為聚丙烯腈、聚酰亞胺、聚乙烯吡咯烷酮、酚醛樹脂、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯中的一種；所述的硅源為N-三甲基硅咪唑、氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷中的一種或兩種以上的混合；所述的還原劑為硼氫化鈉、抗壞血酸、牛血清蛋白、半胱氨酸、檸檬酸或檸檬酸鈉中的任意一種或兩種以上的混合；所述的溶劑為二甲基甲酰胺、四氫呋喃、N-甲基吡咯烷酮中的一種；

步驟1)所述的聚合物與硅源質量體積比為1g/(1.0～5.0)ml，所述還原劑添加量與硅源質量體積比為1g/(4.0～6.0)ml，所述溶劑添加量是硅源體積的2～8倍，分散攪拌時間為3～6h；

步驟3)所述收集器放置在不銹鋼針頭方向15～30cm處；所述的注射器噴射速率為0.14～0.36mL/min，所述收集器為金屬箔材銅箔、鋁箔中的一種；

步驟4)所述的預氧化時間為0.5～3d，真空烘箱溫度90～130℃，干燥時間8～16h。

2.根據權利要求1所述的鋰離子電池負極導電劑，其特征在于：步驟2)所述的不銹鋼針直徑為0.6～1.3mm。

3.根據權利要求1所述的鋰離子電池負極導電劑，其特征在于：步驟5)所述的保護氣氛為氮氣，氬氣，或者氬氣：氫氣＝95:5中的一種；所述高溫碳化溫度600～900℃，碳化時間6～10h，管式爐升溫速率5～13℃/min。

4.采用權利要求1-3任一項所述的鋰離子電池負極導電劑制備的鋰離子電池，其特征在于：制備步驟如下：

一、正極極片制備：將正極活性物質、導電劑以及粘結劑干粉混合加入到勻漿罐中干勻，然后加入分散介質，繼續攪拌，得到粘稠狀正極漿料；或者將粘結劑單獨分散到分散介質中，混合均勻后與正極活性物質、導電劑再混合攪拌，得到粘稠狀正極漿料；將粘稠狀正極漿料均勻的涂布在鋁箔集流體上，烘干、碾壓、分切、焊極耳，制備正極片；

二、負極極片制備：將負極活性物質、導電劑SiQDs/CNFs復合物、增稠劑干粉混合加入到勻漿罐中干勻，然后加入分散介質，繼續攪拌，最后加入粘結劑，攪拌均勻后得到粘稠狀負極漿料；或者將增稠劑單獨分散到分散介質中，混合均勻后與負極活性物質、導電劑SiQDs/CNFs再混合攪拌，最后加入粘結劑，攪拌均勻后得到粘稠狀負極漿料；將粘稠狀負極漿料均勻的涂布在銅箔集流體上，烘干、碾壓、分切、焊極耳，制備負極片；

三、鋰離子電池組裝：將步驟一制備的正極極片、步驟二制備的負極極片與隔膜相間放置卷繞成極組，裝入到電池殼中，封裝、注液、高溫陳化、加壓化成、分容，制備鋰離子電池。

5.根據權利要求4所述的鋰離子電池，其特征在于：步驟一所述的正極活性物質為鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰中的一種或混合，分散介質為N-甲基吡咯烷酮或去離子水。

6.根據權利要求4所述的鋰離子電池，其特征在于：步驟二所述的負極活性物質為硅碳、天然石墨、人造石墨、軟碳、硬碳中的一種或者其中幾種任意組合，所述的導電劑SiQDs/CNFs占總干粉漿料的2～7wt％，所述的分散介質為去離子水或者N-甲基吡咯烷酮。