[发明专利]一种复合导电剂、正极片、锂离子电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种复合导电剂、正极片、锂离子电池及其制备方法。

背景技术

随着锂离子电池的不断发展，人们对于锂电池的大倍率充放电性能提出更高的要求。实际应用如手机用锂电池需要有快充能力，新能源汽车使用锂电池需要有快充能力及大倍率放电能力等。锂电池在越大电流条件下充放电，其性能衰减将更快，并且放电容量较小。因为，锂电池充电或放电均有额定充电上限电压和放电截止电压。当使用越大倍率电流充电时，电池极化阻抗将越大，从而更早到达充电上限电压，进入恒压充电。而在越高电压下，电池内部越容易发生副反应从而使电池性能衰减。当使用越大电流对电池放电，也是由于电池极化阻抗越大，从而电池更早到达放电截止电压，从而终止放电，因此放电容量偏小。

发明内容

本发明提供一种能显著降低正极极片阻抗，从而改善锂电池大倍率充放电性能的复合导电剂、正极片、锂离子电池及其制备方法。

本发明公开了一种复合导电剂，包括石墨烯和单壁碳纳米管，按质量份数，以石墨烯为0.4-2.97份，单壁碳纳米管为0.03-0.1份的比例混合。

本发明公开了一种正极片，包括正极集流体以及涂覆在正极集流体表面的正极活性层。按质量份数，正极活性层的材料包括100份的正极活性物质材料、0.5-3份的复合导电剂、0.4-1.2份的粘结剂和0-40份的溶剂；其中，复合导电剂的材料为单壁碳纳米管与石墨烯的混合物，并以石墨烯为0.4-2.97份，单壁碳纳米管为0.03-0.1份的比例混合。

进一步地，正极活性物质材料为LiCo_xNi_yMn_1-x-yO₂、LiCoO₂和LiFePO₄中的至少一种。

进一步地，粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和丁苯橡胶中的至少一种。

进一步地，溶剂为水或N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。

本发明公开了一种锂离子电池，包括负极片、隔膜和正极片，负极片、隔膜和正极片依次层叠卷绕。其中，正极片包括正极集流体以及涂覆在正极集流体表面的正极活性层。按质量份数，正极活性层的材料包括100份的正极活性物质材料、0.5-3份的复合导电剂、0.4-1.2份的粘结剂和0-40份的溶剂；其 中，复合导电剂的材料为单壁碳纳米管与石墨烯的混合物，并以石墨烯为0.4-2.97份，单壁碳纳米管为0.03-0.1份的比例混合。

本发明公开了一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

取正极活性物质材料、复合导电剂、粘结剂和溶剂按质量比为100:0.5-3:0.4-1.2:0-40的比例放入匀浆机中进行3-5小时搅拌，制备正极浆料；

取负极活性物质、负极导电剂、负极增稠剂、负极粘结剂和负极溶剂混合后放入匀浆机中进行3-5小时搅拌，制备负极浆料；

将正极浆料涂覆于正极集流体上，碾压制片；

将负极浆料涂覆于负极集流体上，碾压制片；

制片后依次进行后加工得到锂离子电池；

其中，复合导电剂的材料按质量份数，包括0.4-2.97份的石墨烯和0.03-0.1份的单壁碳纳米管。

后加工依次包括卷绕、封装、注液、预充和二封步骤。

正极活性物质材料为LiCo_xNi_yMn_1-x-yO₂、LiCoO₂和LiFePO₄中的至少一种。

粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和丁苯橡胶中的至少一种；溶剂为水或N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。

与现有技术相比较，本发明采用单壁碳纳米管与石墨烯的混合物作为复合导电剂，一是单壁碳纳米管具有比表面积较大和均匀性好的优点，通过石墨烯与正极活性物质面接触，单壁碳纳米管形成网络包覆并形成导电网络，串联各正极活性物质材料及集流体可促使正极内形成更好的导电网络，规避石墨烯纵向传导问题，从而降低极片电阻，因此可显著降低电池电阻，使得大倍率充放电性能得到改善；二是石墨烯和单壁碳纳米管通过特定的比例混合，能够解决碳纳米级的材料由于颗粒极细，配制浆料时容易出现团聚物的问题，能够使浆料获得较好的分散度和均匀度，进一步降低正极阻抗，使导电剂电子传导达最佳状态，利于锂离子电池倍率性能的提升。

附图说明

图1为本发明的一种实施例中的锂离子电池的制备方法的流程示意图；