[发明专利]锂离子电池石墨导电添加剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电添加剂及其制备方法，尤其涉及一种锂离子电池石墨导电添加剂及其制备方法。

背景技术

锂离子电池正、负极材料由于自身导电性能较差或者接触性能不好，导致在充放电过程中电导率较低或者脱、嵌锂的路径较远，使电池在充放电的过程中极化现象严重，电池的性能不能较好的发挥，所以有必要在正负极材料中加入导电添加剂，来提高正、负极材料的导电性或缩短离子的脱、嵌路径，降低锂离子电池的极化现象。所以优异的导电添加剂需要具备以下几个特征：

一、电导率较高，高电导率的材料能提高电子的迁移速率；

二、粒径较小，小粒径的材料能填充锂离子电池正、负极材料的空隙，使材料之间的接触较好，易于锂离子的脱出、嵌入；

三、高比表面积，比表面积大的材料能较好的与正、负极材料接触，同样易于锂离子的脱嵌与电子迁移；

四、易于分散，在正、负极材料配浆料的过程中易于打散、分散，能较好的与正、负极材料混合在一起；

五、高稳定性，在锂离子电池充放电的过程中稳定存在，不会发生体积变化，影响电池的循环性能。

目前市场上锂离子电池导电添加剂主要为Super-P与KS系列，此两类产品皆为国外进口，前者为纳米级的碳黑类产品，具有较小的粒径与较大的比表面积，具有较好的导电性能，但是由于粒度较小及比表面积较大，不易于分散，而后者为微米级的导电石墨，易于分散，但是导电性能较Super-P差。两类产品皆为国外生产，不仅价格昂贵，而且都存在一定的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种锂离子电池石墨导电添加剂及其制备方法，采用天然石墨、沥青焦、石油焦或针状焦作为原材料，采用特有加工工艺，将天然石墨、沥青焦、石油焦或针状焦加工到合适的粒度与比表面积，既有较好的加工，同时合适粒度与比表面积能提供较好的导电性能。通过在材料中添加添加剂，送至纯化石墨化，不仅能提高材料的纯度，同时能提高材料的电导率。另外本发明的产品用作负极材料导电添加剂时，具有较高的容量，能减少因加入导电剂带来的容量损失，提高电池的能量密度。

本产品不仅提高锂离子电池正、负极材料的导电性能和循环寿命，而且本产品具有较高的容量。本发明的锂离子电池导电添加剂原材料为天然石墨，为粒径分布30nm-50μm的黑色粉末，产品导电性能优异，易于分散，具有较高的容量，适合工业化生产。制备方法为粉碎细化粒度并提高材料比表面积，然后送至纯化石墨化，提高材料纯度及石墨化度，提高材料的导电性能。

本发明是这样来实现的，一种锂离子电池石墨导电添加剂，其材质为石墨，能有效降低锂离子电池的极化现象，提高锂离子电池的倍率性能与循环性能，原材料为天然石墨、沥青焦、石油焦、针状焦或四者之间的混合材料，为粒径分布于30nm-50μm的黑色粉末，比表面积为10-1000m²/g，电导率为1×10⁴~1×10⁵S/m。

锂离子电池石墨导电添加剂的制备方法，方法步骤为：

第一步：粉碎：将原材料经过粉碎机粉碎到粒度30nm-50μm，比表面积为10-1000m²/g； 

第二步：混合：将粉碎到合格参数的原材料加入添加剂，加入添加剂的重量为原材料的1%-5%，在混合机中混合1-4个小时；

第三步：纯化石墨化：第二步制得的混合物料置于石墨化炉中进行纯化石墨化处理，在2200℃以上持续通入氯气气体，将石墨中的金属杂质去除，同时，纯化石墨化处理温度最高可达3000 ℃，即可得到导电添加剂。

所述的天然石墨为天然鳞片石墨或者天然微晶石墨。

所述的添加剂为硼、硼的化合物、硼与硼的化合物的混合物、硅粉、明胶、柠檬酸三嵌段高分子表面活性剂(SIEO₂₀PO₇₀EO₂₀，P-123)。

所述的天然石墨、沥青焦、石油焦或针状焦粉粒度小于50目。

所述的混合为在V型混合机或锥形混合机中进行，混合时间为1-4小时，混合温度为15-100℃。

所述的纯化石墨化保护气体为氮气，纯化气体为氯气。

本发明的技术效果是：1.本发明材料来源广泛，工艺成熟稳定，易于工业化生产；2.本发明与现有技术相比，具有导电性能优异，易于分散，而且具有容量，能提高电池的能量密度；3.在石墨化处理之前加入一定量的添加剂，可有效改善导电剂的石墨化度，起到提高导电剂导电性能的目的。

附图说明