超高導電性能復合導電漿料及其制備方法技術

本發明專利技術屬于電池制造技術領域，具體涉及超高導電性能復合導電漿料，該復合導電漿料包括碳納米管、超導電炭黑、粘結劑以及溶劑。所述的碳納米管、超導電炭黑、粘結劑以及溶劑的質量比為0.3～3﹕0.1～4﹕0.5～1.5﹕30～35。超導電炭黑與碳納米管的復合應用中，常用到分散劑，如PVP（聚維酮）作為常用的分散劑在電池制作中易吸水、同時會影響極片的柔韌性，本發明專利技術方案通過特殊的攪拌工藝，使碳納米管和超導電炭黑得到很好的分散并復合，而不需要額外添加分散劑，且縮短了分散復合的時間，減少能耗，降低生產成本，提高了生產效率。本發明專利技術還提供超高導電性能復合導電漿料的制備方法。

【技術實現步驟摘要】
超高導電性能復合導電漿料及其制備方法
本專利技術屬于電池制造
，具體涉及超高導電性能復合導電漿料及其制備方法。
技術介紹
碳納米管是一維導電材料，因具有優異的導電性能和倍率性而被廣泛用作鋰離子電池新型導電劑。碳納米管材料具有較大的比表面能和高的缺陷密度，因此熱力學不穩定，容易發生團聚，導致納米材料難以分散的問題。目前碳納米管的分散技術多采用加分散劑超聲分散、加分散劑高能球磨分散，或是加分散劑砂磨分散的方式，但這些分散技術適合小批量或者實驗室中使用，難以產業化。超導電炭黑屬于各向同性導電材料，目前作為導電劑已被廣泛地應用于鋰離子電池中，它與碳納米管復合，通過超導電炭黑的占位、限域作用，可避免碳納米管的二次團聚，使兩者始終處于一種相對穩定的結構，協同發揮導電作用。碳納米管與超導電炭黑形成復合導電漿料，已有很多碳納米管廠家在大力地研究兩者的分散工作。如專利公開號103700823A的專利技術創造提到的碳納米管分散液；其包括了碳納米管、高導電炭黑、分散劑、溶劑，它是按一定比例添加并分散的碳納米管分散液，其中PVP(聚乙烯吡咯烷酮，也稱聚維酮)作為分散劑。顯然，目前的技術均需要添加分散劑進行混合分散，然而分散劑在電池制作中易吸水，使得電池的性能降低；同時分散劑通常具有一定的脆性，必然會影響極片的柔韌性。
技術實現思路
本專利技術的目的之一在于：針對現有技術的不足，提供超高導電性能復合導電漿料，所述復合導電漿料不需要額外添加分散劑，從而避免分散劑對極片的柔韌性造成影響。為了實現上述目的，本專利技術采用下述技術方案：超高導電性能復合導電漿料，包括碳納米管、超導電炭黑、粘結劑以及溶劑；碳納米管、超導電炭黑、粘結劑以及溶劑的質量比為0.3～3﹕0.1～4﹕0.5～1.5﹕30～35。超導電炭黑與碳納米管的復合應用中，常用到PVP(聚維酮)等作為分散劑，PVP分散劑在電池制作中易吸水、同時會影響極片的柔韌性，本專利技術方案通過特殊的攪拌工藝，使碳納米管和超導電炭黑得到很好的分散并復合，而不需要額外添加分散劑，且縮短了分散復合時間，減少能耗，降低生產成本，提高了生產效率。作為本專利技術超高導電性能復合導電漿料的一種改進，所述碳納米管、超導電炭黑、粘結劑以及溶劑被均勻的分散成懸濁液稱作復合導電漿料，所述復合導電漿料與活性物質配合使用制備成電極漿料，所述活性物質與所述導電復合漿料的質量比為94～98﹕2～6，其中所述活性物質為LiCoO2、NCM、LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4中的至少一種。作為本專利技術超高導電性能復合導電漿料的一種改進，所述碳納米管的管徑為5～10μm，管長為5～12μm。作為本專利技術超高導電性能復合導電漿料的一種改進，所述超導電炭黑的牌號為Super-P、Super-S、350G、CarbonECP、CarbonECP200L中至少一種。作為本專利技術超高導電性能復合導電漿料的一種改進，所述粘結劑的牌號為HSV900、761、761A、Solef5130中的至少一種。作為本專利技術超高導電性能復合導電漿料的一種改進，所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮。本專利技術的目的之一有益效果：提供超高導電性能復合導電漿料，該復合導電漿料包括碳納米管、超導電炭黑、粘結劑以及溶劑，通過特殊的攪拌工藝對碳納米管和超導電炭黑進行分散并復合，而不需要額外添加分散劑，并能夠使碳納米管和超導電炭黑得到很好的分散和復合效果，同時縮短了分散復合時間，減少能耗，降低生產成本，提高了生產效率。本專利技術的目的之二在于：針對現有技術的不足，提供超高導電性能復合導電漿料的制備方法，該復合導電漿料的制備方法制備過程中不需要額外添加分散劑，且能夠使碳納米管和超導電炭黑得到很好的分散和復合效果，同時縮短了分散復合時間，減少能耗，降低生產成本，提高了生產效率。為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：超高導電性能復合導電漿料的制備方法，包括以下步驟：S1、在濕度低于30％Rh的環境下，按0.3～3﹕0.1～4﹕0.5～1.5﹕30～35的質量比分別稱取所述碳納米管、超導電炭黑、粘結劑以及溶劑配制導電復合漿料；S2、將稱量好的物料按溶劑、超導電炭黑、碳納米管、粘結劑的順序添加到攪拌機內；S3、打開冷卻水，并將冷卻水恒溫控制在30±10℃；S4、設置攪拌機公轉速度13～18RPM、自轉線速度為3～8m/s(根據不同型號的攪拌機可調自轉速度為200～900RPM)、對導電混合料進行預分散5～20min，形成固/液/氣三相共存的混合體系；S5、設置攪拌機公轉速度為15～30RPM，自轉線速度為9～12m/s(根據不同型號的攪拌機可調自轉速度為800～2000RPM)；S6、采用中真空和高真空相結合的攪拌方式，先用中真空－50～－60KPa高速攪拌20～40min，再用高真空≦－90KPa高速攪拌20～50min，得到超高導電性能復合導電漿料。將按一定質量比的碳納米管、超導電炭黑、粘結劑、溶劑放在攪拌機內進行浸濕，攪拌機提供一定自轉速度和公轉速度對導電混合料和活性物質進行預分散，使形成固/液/氣三相共存的混合體系，通過控制攪拌機的自轉速度和公轉速度，從而控制混合體系內氣泡的大小和氣泡量；接著對攪拌機進行中真空和高真空控制，攪拌機提供一定的自轉速度和公轉速度對混合體系進行分散攪拌，抽真空過程中，氣泡從混合體系中抽離，使混合體系顯“沸騰”狀態，氣泡被抽離的瞬間爆破，爆破的勢能施加在混合體系上，從而促進混合體系的分散。作為本專利技術所述的超高導電性能復合導電漿料的制備方法的一種改進，所述攪拌機選用高粘度攪拌機、乳化機中的至少一種。作為本專利技術所述的超高導電性能復合導電漿料的制備方法的一種改進，所述S4步驟中，先預分散成固/液/氣三相共存的混合體系，隨著液體不斷地浸潤固體，富集在固體表面的氣體逐漸被液體所替代，最終氣體會團聚并以氣泡形式脫離固體表面。作為本專利技術所述的超高導電性能復合導電漿料的制備方法的一種改進，所述S6步驟中先以中真空高速攪拌的方式把富集在固體表面的氣體抽離，同時又能借助高速攪拌的作用將氣體不斷地帶入到漿料中；再以高真空高速攪拌的方式將固/液/氣三相共存的混合體系中的氣體抽走，形成固/液兩相共存的懸濁液體系。高真空高速攪拌時，真空度越大，氣體爆破的勢能越大，因而可以通過控制真空度的大小控制氣體的爆破勢能。本專利技術目的之二的有益效果是：提供超高導電性能復合導電漿料的制備方法，將包括碳納米管、超導電炭黑、粘結劑以及溶劑進行真空濕法攪拌，使得在不需要額外添加分散劑的情況下，使碳納米管和超導電炭黑得到很好的分散，使兩者始終處于一種相對穩定的結構，協同發揮導電作用的復合效果，同時縮短了分散時間，減少能耗，降低生產成本，提高了生產效率。附圖說明圖1為實施例1制備的極片漿料的SEM分析圖。圖2為對比例1制備的極片漿料的SEM分析圖。具體實施方式下面將結合具體實施方式和說明書附圖對本專利技術及其有益效果作進一步詳細說明，但是，本專利技術的具體實施方式并不局限于此。實施例1：超高導電性能復合導電漿料的配備比例，按0.6﹕0.5﹕0.9﹕32的質量比分別稱取碳納米管、超導電炭黑Super-P、粘結劑HSV900以及溶劑N-甲基吡咯烷酮作為導電復合漿料。其中，碳納米管的管徑為5μm，管長為10μm。該超高導電性能本文檔來自技高網...

【技術保護點】
超高導電性能復合導電漿料，其特征在于：所述復合導電漿料包括碳納米管、超導電炭黑、粘結劑以及溶劑；所述的碳納米管、超導電炭黑、粘結劑以及溶劑的質量比為0.3～3﹕0.1～4﹕0.5～1.5﹕30～35。

【技術特征摘要】
1.超高導電性能復合導電漿料的制備方法，其特征在于，其步驟為：S1、在濕度低于30%Rh的環境下，按0.3～3﹕0.1～4﹕0.5～1.5﹕30～35的質量比分別稱取碳納米管、超導電炭黑、粘結劑以及溶劑配制導電復合漿料；S2、將稱量好的物料按溶劑、超導電炭黑、碳納米管、粘結劑的順序添加到攪拌機內；S3、打開冷卻水，并將冷卻水恒溫控制在30±10oC；S4、設置攪拌機公轉速度13～18RPM、自轉線速度為3～8m/s、對導電混合料進行預分散5～20min，形成固/液/氣三相共存的混合體系；先預分散成固/液/氣三相共存的混合體系，隨著液體不斷地浸潤固體，富集在固體表面的氣體逐漸被液體所替代，最終氣體會團聚并以氣泡形式脫離固體表面；S5、設置攪拌機公轉速度為15～30RPM，自轉線速度為9～12m/s；S6、采用中真空和高真空相結合的攪拌方式，先用中真空－50～－60KPa高速攪拌20～40min，再用高真空≦－90KPa高速攪拌20～50min，得到超高導電性能復合導電漿料，先以中真空高速攪拌的方式把富集在固體表面的氣體抽離，同時又能借助高速攪拌的作用將氣體不斷地帶入到漿料中；再以高真空高速攪拌的方式將固/液/氣...

【專利技術屬性】
技術研發人員：葉柏青，劉劍光，李潔，王培培，
申請(專利權)人：深圳市美拜電子有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44