[发明专利]一种碳纳米管导电浆、正极材料的制备方法及锂电池

说明书

本发明公开了一种碳纳米管导电浆、正极材料的制备方法及锂电池，属于锂离子电池技术领域。本发明实施例利用碳纳米管均一、周期性孔道结构的特点，将碳纳米管制作成浆液作为导电剂引入正极材料，使碳纳米管可以很好地分散于电池正极材料中，从而提高电池的循环性能、大功率输出及快速充电等性能，避免了将碳纳米管直接用作正极材料造成的团聚问题。另外，本发明实施例在制备锂电池时，从结合结构上控制压实密度、减小电池体积、提升电芯的容量，从而提升电池的能量密度。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种碳纳米管导电浆、正极材料的制备方法及锂电池。

背景技术

2017年，国家对于新能源汽车财政补贴，将按能量密度进行补贴，将续航里程作为必要指标。政府鼓励高能量密度、车辆轻量化等先进技术的使用和推广，同时对电池的成本控制也提出了更高的要求。结合补贴中对于能量型电池的技术要求，提高电池的能量密度是每个电动汽车企业关注的关键问题。

能量密度大且性能好的三元电池需要更高的克容量的发挥、更好的电池结构和更优良的功能材料，因此成本会较高。现有技术中通过将三元材料与价格便宜的锰酸锂、钴酸锂等材料共混，可以有效的降低电池的成本。另外，为了降低电池的内阻，增大电池的大电流放电能力，提高电池的循环寿命，在电池的正极材料中加入碳纳米管、导电炭黑、导电石墨、碳纳米管纤维等导电剂，其中碳纳米管属于介孔材料，具有周期性排列的孔道、均一且在2-50nm内可调的孔径结构、高比表面积、组成多样的骨架等特征。在用作电极材料时，碳纳米管的孔隙空间可以作为缓冲空间，以减少材料体积变化对电极结构的破坏，有利于提高循环性能；且碳纳米管的孔壁厚度均一且小于20nm，使锂离子无需长距离扩散即可达到电极材料的活性空间；同时孔道可以作为电解液的传输通道，使锂离子能快速到达电极内部，有利于大功率输出和快速充电。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：由于碳纳米管纳米级的尺寸及较大的比表面积，导致其在溶液中很容易聚集成束发生团聚，不能使碳纳米管很好地分散于电池正极材料中，增加了电池的内阻，降低了电池的放电能力，进而影响电池的能量密度。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种碳纳米管导电浆、正极材料及其锂电池的制备方法。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种碳纳米管导电浆的制备方法，包括以下步骤：

步骤1a)真空烘烤碳纳米管；

步骤2a)将聚乙烯醇和N-甲基吡咯烷酮与所述碳纳米管混合搅拌，得到碳纳米管导电浆。

其中，所述碳纳米管、所述聚乙烯醇和所述N-甲基吡咯烷酮的重量比为：100：28：2；或为：100：20：2；且所述N-甲基吡咯烷酮的固含量为60％～80％。

一种正极材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1b)烘烤主粉材料、粘合剂和导电剂；

步骤2b)将聚偏氟乙烯溶液、N-甲基吡咯烷酮和所述粘合剂混合搅拌，得到混合溶剂；将权利要求1所述的碳纳米管导电浆与所述混合溶剂混合搅拌，得到碳纳米管导电浆混料；

步骤3b)将所述碳纳米管导电浆混料与所述导电剂混合搅拌，得到导电剂混料；

步骤4b)将所述主粉材料分三次加入所述导电剂混料中，进行混合搅拌，得到正极材料。

优选地，所述主粉材料由三元材料和锰酸锂组成；且所述三元材料和所述锰酸锂的重量比为：(70-80wt％)：(20-30wt％)。