[發明專利]一種在正極材料中摻入導電劑的方法

有效

• 申請號: 202010304026.0
• 申請日: 2020-04-17
• 公開（公告）號: CN111463417B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 孟劍;路陽;盛德衛;陳鋌;萬偉華;王京亮;潘志鵬
• 申請（專利權）人: 貴州梅嶺電源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/62;H01M6/36
• 代理公司: 貴州派騰知識產權代理有限公司 52114
• 代理人: 周黎亞

本發明屬于電池正極材料的技術領域，具體涉及一種在正極材料中摻入導電劑的方法，為熔鹽法，是將導電劑分批次加入熔融態熔鹽中，制成粉末后，再分批次加入正極材料中進行熔融；本發明制備的復合正極材料符合工業化生產，同時相對目前可工業化的物理混合法制備的復合正極材料具有導電性高，抗電流脈沖能力強的優勢。

技術領域

本發明屬于電池正極材料的技術領域，具體涉及一種在正極材料中摻入導電劑的方法。

背景技術

新能源電池相對于傳統能源，具有環境友好，能量密度高，可循環利用等優勢，受到廣大科研工作者的青睞，成為21世紀最具活力的研究方向。截至目前，已有較多新能源電池正極材料被應用，但由于新能源材料本身導電性差，使得電池的內阻較大，電池的倍率性能，電壓平臺和高低溫性能不佳。

為了提高正極材料的導電性，行業內通常選擇添加導電劑，常用摻入方法有：1)物理摻雜法，即在電池粉料中直接摻入導電劑，然后經過機械混合，球磨等方法使得導電劑分散均勻，該方法具有制備簡單，適合工業化生產，但不足之處是采用物理混合法，導電劑僅僅是提高材料顆粒間的導電性，材料本身導電性差的問題沒有得到有效解決；2)化學方法，即通過原位合成等方式在原料合成或后期進行碳包覆等化學反應，使導電劑附著在正極活性物質上，繼而使得材料本身導電性獲得提高，但是采用這種方法，適合實驗室小規模試驗研究，大規模工業化生產還難度較大。

專利CN201510298671.5公開了采用熔融吸入法將硫灌入導電劑中，得到導電劑/硫復合材料，具體步驟為：1)制備導電劑/硫復合材料：將導電劑和硫研磨后混合均勻，置于N₂氣氛下，在室溫下以5-10℃/min的速率升溫至155-160℃，保溫5-10h，然后以5-10℃/min的速率升溫至190-210℃保溫3-5h，自然冷卻得到導電劑/硫復合材料，導電劑/硫復合材料中導電劑與硫質量比為0.5-1.485：1；2)制備鋰硫電池復合正極材料：將修飾劑溶于超純水中得到濃度為2.22×10^-5-2.22×10^-3mol/L的修飾劑水溶液，向該修飾劑水溶液中加入步驟1)所得導電劑/硫復合材料，并經超聲處理將導電劑/硫復合材料均勻分散于修飾劑水溶液中，得到均勻的分散液，將所得分散液轉移至水熱反應釜中，于100-140℃反應4-24h，反應完成后分離出固體產物即得到鋰硫電池復合正極材料，鋰硫電池復合正極材料中各組分質量比為：導電劑30～59.4％，硫40～60％，修飾劑0.1～10％。

專利CN201910304122.2公開了一種降低自放電程度的復合正極材料及制備方法和應用，包括以下步驟：步驟一、混合：按照質量比稱取熱電池活性正極材料、極性親硫固定材料、含鉀電解質和高電導率導電劑，送入高能球磨機中進行球磨；步驟二、熔融：將上述球磨好的原料置于溫度為450～550℃的環境中燒結1～6h，形成熔融材料；步驟三、粉碎：將上述熔融材料置于冷卻氣體中進行冷卻，待熔融材料冷卻凝固后，使用粉碎機將凝固材料進行粉碎，粉碎后過80目～200目篩，制得所述降低自放電程度的復合正極材料。

專利CN201710454441.2公開了一種鋰硫-鋰離子雜化電池和鋰硫-鋰離子雜化電池正極材料及其制備方法，包括以下步驟：1)含導電材料、鋰源和金屬源的有機分散液，置于密閉容器內，在50℃～250℃溫度下進行溶劑熱反應，反應結束后，蒸干溶劑，得到產物I；所述導電材料包括科琴炭黑、Super P、乙炔黑、石墨烯、碳納米管、碳納米纖維中至少一種；所述金屬源為含Ti、Fe、Co、Ni、Mn、V、Al中至少一種的金屬鹽類；2)所述產物I在300～1200℃溫度下焙燒，得到產物II；3)所得產物II與單質硫經過研磨混合后，置于保護氣氛下，在130～200℃溫度下熱處理，即得。

雖然現有技術已出現采用水熱法、溶劑熱和熔融燒結方式將導電劑摻入正極材料中，前兩者均是采用化學的方式合成，不適合工業化生產；熔融燒結的方式會導致導電劑在球磨后空間位置鎖定，另外只采用熔融燒結的方式混合導電劑無法實現在熔鹽中的分散和在正極材料上的附著，不利于高導電性正極材料的制備。因此目前沒有一種既符合工業化生產，也能夠充分發揮導電性作用的制備方法。