[发明专利]锂离子电池用介孔碳电池浆料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种锂离子电池用介孔碳电池浆料及其制备方法和应用，制备过程包括：对介孔碳在1000‑1600℃下进行石墨化处理；对石墨化处理后的介孔碳进行粉碎，得到粒径分布在500nm‑3μm之间的介孔碳材料；将得到的介孔碳材料与电极活性材料、粘结剂充分混合，均匀分散，之后均匀涂布在集流体上，之后烘干使溶剂挥发，得到介孔碳电池浆料。与现有技术相比，本发明将介孔碳材料用于锂离子电池浆料，适用于多种电极活性材料以及多种粘结剂，以提高电池的大倍率充放电性能以及循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其是涉及一种锂离子电池用介孔碳电池浆料及其制备方法和应用。

背景技术

能量密度和倍率充放性能对锂离子电池的应用性能至关重要。在正负极电极主材料没有更新换代的情况下，提升极片压实密度是提升锂离子电池体积能量密度的有效手段。然而，随着极片压实密度的提升，极片的吸电解液能力也逐渐降低。这将导致部分活性材料无法与电解液充分浸润，影响容量发挥；吸入电解液量的减少也会影响Li⁺传输，进而影响电池的倍率充放电性能。

如何在提高极片压实密度的同时还能不影响极片的吸电解液能力对于提高锂离子电池体积能量密度和倍率充放电性能至关重要。导电剂是电池极片的重要组成部分，常用的导电炭黑是球形纳米颗粒，比表面积在50-100m²/g，不具备孔道，只能通过颗粒堆积空隙吸收储存电解液；碳纳米管虽然具有较大的比表面积200-400m²/g，巨大长径比可以形成远程导电网络，但是由于管两端不开口和管内径太小等原因，中空管内腔不能吸收储存电解液，导致实际吸收储存电解液能力有限。

CN112331380A公开了一种复合导电浆料，包括三维石墨烯颗粒以及复配导电剂以及电极材料、溶剂和助剂，其提供了一种复合导电浆料的制备方法，以克服单一分散工艺导致的浆料分散效果不佳，粒径分布不均一，颗粒存在团聚现象。

CN109346240A公开了一种石墨烯导电浆料的制备方法，采用具有优异的导热性能石墨烯为原料，赋予石墨烯导电浆料优异的导热性能，在电池高倍率充放电时，可以快速导热，避免造成电池局部温度过高；该墨烯导电浆料还可以显著降低电池内阻，提升电池倍率性能及循环性能。

CN112290021A采用柠檬酸络合法制备生长碳纳米管的金属催化剂，通过控制金属催化剂中活性金属的种类和比例，进而调控碳纳米管管径尺寸。将该碳纳米管导电剂加入到锂离子电池正极材料中，能够提高极片导电性，降低极片内阻，提高电池的循环寿命和电池的能量密度。

如上述3个技术方案所述，现有的技术大多是以石墨烯或者碳纳米管为基础，制备复合导电剂或者对导电剂进行改性，这些思路虽然对提升电池性能有一定的效果，但是石墨烯材料不具备孔结构，压实堆叠后孔隙很小，吸收和存储电解液能力一般；碳纳米管两端不开口和管内径太小，中空管内腔不能吸收储存电解液，实际吸收储存电解液能力有限。这些导电剂制备的极片随着压实密度的提高，电解液浸润性大幅降低，材料利用率大打折扣，难以适应日益增长的电池产业发展需求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种锂离子电池用介孔碳电池浆料及其制备方法和应用，将介孔碳材料用于锂离子电池浆料，适用于多种电极活性材料以及多种粘结剂，以提高电池的大倍率充放电性能以及循环性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本技术方案的第一个目的是保护一种锂离子电池用介孔碳电池浆料的制备方法，包括以下步骤：

S1：对介孔碳在1000-1600℃下进行石墨化处理；

S2：对S1中石墨化处理后的介孔碳进行粉碎，得到粒径分布在500nm-3μm之间的介孔碳材料；

S3：将S2中得到的介孔碳材料与电极活性材料、粘结剂充分混合，均匀分散，之后均匀涂布在集流体上，之后烘干使溶剂挥发，得到介孔碳电池浆料。