[發明專利]一種磷酸鐵鋰正極材料用導電劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201810769790.8
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN108878887A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 陳建;周孝林;龔勇;劉平;劉莎
• 申請（專利權）人: 四川理工學院
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

本發明公開了一種磷酸鐵鋰正極材料用導電劑及其制備方法，包括螺旋碳納米纖維、導電炭黑和粘結劑。本發明制備的混合導電劑中螺旋碳納米纖維和導電炭黑之間協同配伍，導電炭黑有效分布于極片活性物質形成的空隙中，螺旋碳纖維有效分布于極片活性物質之間，由于螺旋碳纖維彎曲的形貌特征，能更好的纏繞活性物質，使極片顆粒之間接觸緊密，形成了連續相的導電網絡，增大電導率，增強了極片活性物質的固著效果。與單一的Super P導電劑相比提高了磷酸鐵鋰電池的比容量、倍率性能，同時也減小了電荷轉移阻抗。本發明具有操作簡單，成本較低的優點，具有良好的經濟價值和應用前景。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池材料技術領域，具體涉及一種磷酸鐵鋰正極材料用導電劑及其制備方法。

背景技術

如今，在環境和能源的雙重壓力下以及可持續發展經濟的影響下，尋找新能源來代替因不可再生資源而產生的空缺及研究開發節能環保的能源儲存和轉換材料已經成為國內外科學研究的熱點話題。具有較高能量密度和安全高效的鋰離子電池成為了新能源產業的焦點。鋰離子電池主要包括正極材料、隔膜、電解液、導電劑、粘結劑、負極材料等幾個研究熱點，由于目前大多數的正極材料的本征電導率均較低，這就會影響鋰離子電池的電子轉移速率和鋰離子的擴散，進而影響其電化學性能。選用何種正極材料對鋰電池全電池性能有著很大的影響。最近幾年國內市場上常用的鋰離子電池正極材料主要有鎳鈷錳三元材料、鈷酸鋰、錳酸鋰以及磷酸鐵鋰等。相較于其他幾種正極材料磷酸鐵鋰具有容量相對較高，價格便宜，更為安全穩定，循環壽命長等優點。磷酸鐵鋰也有比較明顯的缺點，高倍率下充放電容量低、材料本征電導率低等。為了解決這些問題，專利CN103887512A提出了一種鋰離子電池用碳納米管作為導電劑的制備方法，該方法指出用碳納米管作為導電劑相較于用導電炭黑SuperP作為導電劑磷酸鐵鋰電池的容量、高倍率性能等均得到了改善。該方法雖然可以提高磷酸鐵鋰電池的一些性能，但是碳納米管在空氣表面容易鈍化，從而導致材料導電率降低而達不到效果。

螺旋碳納米纖維是不同于一般碳納米管的碳納米材料，專利CN104157834提出螺旋納米碳纖維作為鋰離子電池負極材料具有很好的電化學性能，并指出其具有平直碳納米管所沒有的耐高溫、耐腐蝕、更好的導電性且具有更優異的力學性能，因此具有良好的應用前景。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種磷酸鐵鋰正極材料用導電劑及其制備方法，解決現有磷酸鐵鋰正極材料導電率低，容易出現正極片掉粉導致活性物質脫落以及不能形成穩定的導電網絡等問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種磷酸鐵鋰正極材料用導電劑，包括螺旋碳納米纖維、導電炭黑和粘結劑。

進一步，所述螺旋碳納米纖維、導電炭黑和粘結劑的質量比為0.1~1：0.1~1：1。

進一步，所述粘結劑為水性粘結劑或油性粘結劑，所述水性粘結劑的溶劑為純水，所述油性粘結劑的溶劑為N-甲基吡咯烷酮。

進一步，所述水性粘結劑為LA132、LA133或LA135；所述油性粘結劑為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇或羧甲基纖維素鈉。

上述磷酸鐵鋰正極材料用導電劑的制備方法，具體包括以下步驟：

1）預處理：將螺旋碳納米纖維進行高溫石墨化或者強酸酸化處理，得到純化后的螺旋碳納米纖維；

2）粘結劑溶劑的配制：稱取粘結劑溶解于溶劑中，配制成粘結劑溶劑；

3）導電劑的制備：將步驟2）制備的粘結劑溶劑置于研缽中，再加入步驟1）制備純化后的螺旋納米碳纖維后研磨至其分散均勻，最后加入導電炭黑研磨分散均勻，即得到酸鐵鋰正極材料用導電劑。

進一步，所述粘結劑溶劑的濃度為3%～5%。