專利名稱：鋰離子二次電池用碳納米管導電液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳納米管導電液的制備方法。特別是涉及一種以碳納 米管為主要導電功能體的導電液及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池是新一代的綠色高能電池。鋰離子電池自商品化以來,正 極材料導電性的研究始終是電池領(lǐng)域研究的熱點，因為鋰離子電池正極材
料通常都是半導體材料，其電導率一般都在10 —1 10 —6 S/ cm ，這樣電子 在粒子間的導電性就較差，光靠活性物質(zhì)本身的導電性是遠遠不夠的。為 了保證電極具有良好的充放電性能,在極片制作時通常加入一定量的導電 物質(zhì),在活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與集流體之間起到收集微電流的作用，以 減小電極的接觸電阻，加速電子的移動速率，同時也能有效地提高鋰離子 在電極材料中的遷移速率，從而提高電極的充放電效率。常用的鋰離子電 池正極導電劑一般是導電性好、化學穩(wěn)定性高、密度較小的碳材料如:碳 黑、乙炔黑、碳纖維和碳納米管等,其中,碳納米管具有納米纖維結(jié)構(gòu)，是 一種理性鋰離子電池正極導電劑。
《Carbon》2006年44巻1334-1336公 開了 Li X L等人公開了和乙炔黑等傳統(tǒng)導電劑相比,用較低含量的多壁 碳納米管(簡稱MWCNTs)作為正極導電劑，就可以制得良好電化學性能的 鋰離子電池正極。Hong J K等人在《Power Sources》2002年111巻90-92 頁和Cheon S E等在《Elect ro-chimica Acta》2000年46巻599-605公開 了使用復合導電劑的電極的電化學性能優(yōu)于使用單一導電劑的電極的電 化學性能。
采用以上方法存在著以下不足1、不能形成均勻的碳納米管導電網(wǎng) 絡；2、形成的水溶液碳納米管分散濃度不高，水分子如果除不盡會對電 池綜合性能造成致命的影響。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能將碳納米管或碳納米管與電池用導 電劑復合物均勻分散在極性溶劑中形成高濃度穩(wěn)定分散液的制備方法。所 形成的導電液直接與活性物質(zhì)混合，可以將碳納米管或碳納米管與其他導 電劑復合物均勻分散在正極材料里，在正極里形成非常穩(wěn)定均勻的碳納米 管導電網(wǎng)絡，提高電池綜合性能。
本發(fā)明的目的是提供一種碳納米管導電液體，該導電液主要由導電功 能體、聚偏氟乙烯、極性溶劑和助劑組成，其質(zhì)量百分比組成為
導電功能體0.5 10
聚偏氟乙烯0 15
極性溶劑100
助劑少量
所述導電液可直接與正極活性材料混合，形成涂布漿料。 所述的導電功能體主要是碳納米管，也可以復合碳黑、乙炔黑、碳
纖維、導電石墨中的一種或一種以上。
所述的導電功能體在溶劑中都是經(jīng)過超聲波進行分散。 所述的導電功能體中碳納米管質(zhì)量百分含量大于或等于25%。 所述碳納米管占極性溶劑的質(zhì)量百分含量大于0.5%。 所述的碳納米管為單壁碳納米管、雙壁碳納米管、多壁碳納米管中的
一種或一種以上。
所述的聚偏氟乙烯為適合電池用聚偏氯乙烯，根據(jù)需要可以添加也可 以不加。
所述極性溶劑為N-甲基吡咯垸酮、N， N-二甲基甲酰胺、N， N-二甲 基乙酰胺中的一種或一種以上。
所述助劑為表面潤濕劑和分散劑組合。 所述的碳納米管導電液制備方法包括以下步驟 提出一種鋰離子電池用碳納米管導電液的制備方法，包括以下步驟
① 稱取一定量的導電功能體，在干燥箱里進行干燥處理；
② 根據(jù)需要稱取一定量的聚偏氟乙烯；
③ 將聚偏氟乙烯溶解在極性溶劑中；④加入導電功能體和助劑后進行超聲分散，分散均勻后形成含碳納米 管的導電液。
本發(fā)明的有益效果是所述導電液制備方法工藝簡單、生產(chǎn)效率高、 導電效果好。本導電液在與正極材料混料時，不需要添加其他導電劑，直 接與正極材料混合形成涂布槳料，即能很好改善正極涂布工藝，還能通過 少量導電功能體的添加達到理想的導電效果，明顯提升鋰離子二次電池的 綜合性能。
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作詳細說明。
實施例1
在容器中加入0.5g碳納米管和100克N-甲基吡咯烷酮中，加入助劑少 量，超聲波分散處理30min后，形成穩(wěn)定均勻的黑色導電液。 實施例2
在容器中加入lg碳納米管和100克N-甲基吡咯垸酮中，加入助劑少 量，超聲分散30min后加入8克聚偏氟乙烯，攪拌溶解均勻，再超聲分散 15min后形成穩(wěn)定均勻的黑色導電液體。
實施例3
在容器中加入lg碳納米管和lg碳黑，倒入100克N-甲基吡咯垸酮和 助劑少量，超聲分散30min后，再加入6g聚偏氟乙烯攪拌溶解均勻，再 超聲15min后形成穩(wěn)定均勻的黑色導電液體。
實施例4
在容器中加入2g碳納米管和lg乙炔黑，倒入100克N， N-二甲基乙 酰胺和助劑少量，超聲分散30min后，再加入8g聚偏氟乙烯攪拌溶解均 勻，再超聲15min后形成穩(wěn)定均勻的黑色導電液體。 實施例5
在容器中加入lg單璧碳納米管和lg乙炔黑lg導電石墨，倒入100克 N-甲基吡咯烷酮和助劑少量，超聲分散30min后，再加入6g聚偏氟乙烯 攪拌溶解均勻，再超聲15min后形成穩(wěn)定均勻的黑色導電液體。
權(quán)利要求
1. 提供一種碳納米管導電液，該導電液主要由導電功能體、聚偏氟乙烯、極性溶劑和助劑組成，其質(zhì)量百分比組成為導電功能體0. 5～10聚偏氟乙烯0～15極性溶劑100助劑少量
2. 所述導電液可直接與正極活性材料混合，形成涂布漿料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導電功能體主要是碳納米管，也可以復合:碳黑、 乙炔黑、碳纖維、導電石墨中的一種或一種以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的導電功能體在溶劑中都是經(jīng)過超聲波進行分散。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導電功能體中碳納米管質(zhì)量百分含量大于或等 于25%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述碳納米管占極性溶劑的質(zhì)量百分含量大于0.5%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的碳納米管為單壁碳納米管、雙壁碳納米管、多壁 碳納米管中的一種或一種以上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚偏氟乙烯為適合電池用聚偏氯乙烯，根據(jù)需要 可以添加也可以不加。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述極性溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N， N-二甲基甲酰 胺、N， N-二甲基乙酰胺中的一種或一種以上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述助劑為表面潤濕劑和分散劑的組合。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適合于鋰離子二次電池正極用的碳納米管導電液的制備方法。包括將碳納米管經(jīng)過超聲分散在極性溶劑中的步驟，并形成以碳納米管為主要導電功能體的導電液的制備方法。導電液由導電功能體、聚偏氟乙烯、助劑和極性溶劑組成，其質(zhì)量比為導電功能體0.5～10、極性溶劑100、聚偏氟乙烯0～15、助劑少量。本發(fā)明公開的導電液導電效果好，可完全取代原有導電劑，直接與正極材料混合均勻形成導電介質(zhì)分散更均勻的漿料，能改善極片涂布工藝，提高鋰離子二次電池的綜合性能。
文檔編號H01B1/24GK101420035SQ20081002833
公開日2009年4月29日 申請日期2008年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月26日
發(fā)明者何艷艷, 吉學文, 孔令涌, 王允實 申請人:深圳市德方納米科技有限公司