[發明專利]鋰離子電池用介孔碳電池漿料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110341874.3
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113130902A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 趙東元;楊東;薛舒晴;王金秀;劉玉普
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/1391;H01M4/1393;H01M4/1395;H01M4/1397;H01M4/04;H01M4/131;H01M4/133;H01M4/134;H01M4/136;H01M10/0525
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 陳天寶

本發明涉及一種鋰離子電池用介孔碳電池漿料及其制備方法和應用，制備過程包括：對介孔碳在1000?1600℃下進行石墨化處理；對石墨化處理后的介孔碳進行粉碎，得到粒徑分布在500nm?3μm之間的介孔碳材料；將得到的介孔碳材料與電極活性材料、粘結劑充分混合，均勻分散，之后均勻涂布在集流體上，之后烘干使溶劑揮發，得到介孔碳電池漿料。與現有技術相比，本發明將介孔碳材料用于鋰離子電池漿料，適用于多種電極活性材料以及多種粘結劑，以提高電池的大倍率充放電性能以及循環性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，尤其是涉及一種鋰離子電池用介孔碳電池漿料及其制備方法和應用。

背景技術

能量密度和倍率充放性能對鋰離子電池的應用性能至關重要。在正負極電極主材料沒有更新換代的情況下，提升極片壓實密度是提升鋰離子電池體積能量密度的有效手段。然而，隨著極片壓實密度的提升，極片的吸電解液能力也逐漸降低。這將導致部分活性材料無法與電解液充分浸潤，影響容量發揮；吸入電解液量的減少也會影響Li⁺傳輸，進而影響電池的倍率充放電性能。

如何在提高極片壓實密度的同時還能不影響極片的吸電解液能力對于提高鋰離子電池體積能量密度和倍率充放電性能至關重要。導電劑是電池極片的重要組成部分，常用的導電炭黑是球形納米顆粒，比表面積在50-100m²/g，不具備孔道，只能通過顆粒堆積空隙吸收儲存電解液；碳納米管雖然具有較大的比表面積200-400m²/g，巨大長徑比可以形成遠程導電網絡，但是由于管兩端不開口和管內徑太小等原因，中空管內腔不能吸收儲存電解液，導致實際吸收儲存電解液能力有限。

CN112331380A公開了一種復合導電漿料，包括三維石墨烯顆粒以及復配導電劑以及電極材料、溶劑和助劑，其提供了一種復合導電漿料的制備方法，以克服單一分散工藝導致的漿料分散效果不佳，粒徑分布不均一，顆粒存在團聚現象。

CN109346240A公開了一種石墨烯導電漿料的制備方法，采用具有優異的導熱性能石墨烯為原料，賦予石墨烯導電漿料優異的導熱性能，在電池高倍率充放電時，可以快速導熱，避免造成電池局部溫度過高；該墨烯導電漿料還可以顯著降低電池內阻，提升電池倍率性能及循環性能。

CN112290021A采用檸檬酸絡合法制備生長碳納米管的金屬催化劑，通過控制金屬催化劑中活性金屬的種類和比例，進而調控碳納米管管徑尺寸。將該碳納米管導電劑加入到鋰離子電池正極材料中，能夠提高極片導電性，降低極片內阻，提高電池的循環壽命和電池的能量密度。

如上述3個技術方案所述，現有的技術大多是以石墨烯或者碳納米管為基礎，制備復合導電劑或者對導電劑進行改性，這些思路雖然對提升電池性能有一定的效果，但是石墨烯材料不具備孔結構，壓實堆疊后孔隙很小，吸收和存儲電解液能力一般；碳納米管兩端不開口和管內徑太小，中空管內腔不能吸收儲存電解液，實際吸收儲存電解液能力有限。這些導電劑制備的極片隨著壓實密度的提高，電解液浸潤性大幅降低，材料利用率大打折扣，難以適應日益增長的電池產業發展需求。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種鋰離子電池用介孔碳電池漿料及其制備方法和應用，將介孔碳材料用于鋰離子電池漿料，適用于多種電極活性材料以及多種粘結劑，以提高電池的大倍率充放電性能以及循環性能。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本技術方案的第一個目的是保護一種鋰離子電池用介孔碳電池漿料的制備方法，包括以下步驟：

S1：對介孔碳在1000-1600℃下進行石墨化處理；

S2：對S1中石墨化處理后的介孔碳進行粉碎，得到粒徑分布在500nm-3μm之間的介孔碳材料；

S3：將S2中得到的介孔碳材料與電極活性材料、粘結劑充分混合，均勻分散，之后均勻涂布在集流體上，之后烘干使溶劑揮發，得到介孔碳電池漿料。