[發明專利]一種鋰離子電池導電劑的制備方法

有效

• 申請號: 202011032269.X
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112186183B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 王騰師;向林
• 申請（專利權）人: 內蒙古恒科新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 王育信

本發明公開了一種鋰離子電池導電劑的制備方法，主要包括：（1）制備固態Ni?Mn?Al?O混合物；（2）以固態Ni?Mn?Al?O混合物作為金屬催化劑，與碳源和載氣一起，通過電化學氣相沉積法制備出金屬碳納米管；（3）制備活性炭/金屬碳納米管薄膜；（4）將活性炭/金屬碳納米管薄膜作為工作電極，然后以石墨作為對電極，鹽溶液作為電解液，直接對工作電極施加低于?0.8V的負電位，保持時間大于2min，使活性炭/金屬碳納米管薄膜尺寸降低，降低尺寸后的活性炭/金屬碳納米管薄膜即作為鋰離子電池導電劑。本發明能夠快速、有效地將大尺寸金屬顆粒轉化為小尺寸粒子，并避免能源浪費；同時，本發明制備的導電劑，在應用于鋰離子電池后，可以充分提升鋰離子電池的循環性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體地講，是涉及一種鋰離子電池導電劑的制備方法。

背景技術

鋰離子電池由于具有能量密度高、尺寸靈活、應用領域不受限等諸多優點，因而受到了各個行業的熱切關注以及大力追捧。對于鋰離子電池來說，負極材料是影響其能量密度的重要因素，負極材料的本征電導率并不是非常高，一般商用的鋰離子電池負極材料中會摻雜導電劑，而碳納米管因其獨特的力學、電學和熱學性能，目前正逐步取代炭黑成為鋰離子電池導電劑中的重要組成。

為了增強導電劑的導電性，提升鋰離子電池的循環性能，行業人員通常會將金屬催化劑負載在碳納米管上，在這之中，金屬納米粒子的尺寸對催化活性影響很大，小尺寸的納米粒子由于具有更大的比表面積，更高的表面能，因而可實現更高的催化活性，但小尺寸金屬納米粒子表面能高，易聚集，制備難度極大。傳統將大尺寸金屬顆粒轉化為小尺寸金屬粒子的方法主要是在高溫條件下引入合適基底，利用熱擴散破壞金屬金屬鍵，利用基底與金屬的強相互作用輔助穩定小尺寸金屬粒子、原子簇乃至金屬單原子，但是該方法不僅需要高溫處理，而且條件苛刻，能源浪費嚴重。

發明內容

為克服現有技術存在的問題，本發明提供了一種鋰離子電池導電劑的制備方法，能夠快速、有效地將大尺寸金屬顆粒轉化為小尺寸粒子，并避免能源浪費；同時，本發明制備的導電劑，在應用于鋰離子電池后，可以充分提升鋰離子電池的循環性能。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種鋰離子電池負極的制備方法，包括如下步驟：

（1）將Ni(NO₃)₂、Mn(NO₃)₂、Al₂(NO₃)₃按4~7∶1~3∶0.5~1的摩爾比溶解于去離子水，獲得混合液；

（2）將混合液與5~8mol/L的NaOH溶液混合，獲得上清液和沉淀物；

（3）倒出上清液，并將襯墊物于650~800℃溫度下灼燒，獲得固態Ni-Mn-Al-O混合物；

（4）以固態Ni-Mn-Al-O混合物作為金屬催化劑，與碳源和載氣一起，通過電化學氣相沉積法制備出金屬碳納米管；

（5）將金屬碳納米管加入到去離子水中，超聲分散，獲得分散液；

（6）在分散液中加入活性炭超生分散，獲得懸濁液；活性炭與金屬碳納米管的質量比為1∶7~9；

（7）將懸濁液經真空抽濾、干燥、熱還原處理，獲得活性炭/金屬碳納米管薄膜；

（8）將活性炭/金屬碳納米管薄膜作為工作電極，然后以石墨作為對電極，鹽溶液作為電解液，直接對工作電極施加低于-0.8V的負電位，保持時間大于2min，使活性炭/金屬碳納米管薄膜尺寸降低，降低尺寸后的活性炭/金屬碳納米管薄膜即作為鋰離子電池導電劑。