[发明专利]电池用电极组合物

权利要求书

1.一种用于电池电极上的导电层的材料组合物，其包含：导电性添加剂，其包含选自由第一直径的碳纳米管CNT(A)、第二直径的碳纳米管CNT(B)、石墨烯和炭黑构成的组中的至少两种碳质材料的三维网络；电极材料；分散剂；以及聚合物粘合剂；其中在所述材料组合物的成分中，所述聚合物粘合剂为0.01重量份至0.05重量份；所述电极材料为0.30重量份至0.90重量份；所述碳质材料为0.005重量份至0.10重量份；并且所述分散剂为0.001重量份至0.005重量份；

所述碳纳米管是指直径为2nm至100nm的中空碳结构，且是多壁纳米管，为了区分不同直径的碳纳米管，所述碳纳米管CNT(A)更具体的是指直径为4-15nm的纳米管；所述碳纳米管CNT(B)更具体的是指直径为30-100nm的纳米管；所述多壁碳纳米管是指这样的碳纳米管，其中石墨烯层形成了沿纤维轴布置的多于1个的同轴圆柱体。

2.权利要求1所述的材料组合物，其中所述材料组合物的体电阻率为0.01ohm-cm至10ohm-cm。

3.权利要求1所述的材料组合物，其中所述分散剂选自由聚乙烯吡咯烷酮和HypermerKD-1构成的组，使得所述分散剂在4.4伏的电压下是稳定的。

4.权利要求1所述的材料组合物，其中所述聚合物粘结剂为PVDF。

5.权利要求1所述的材料组合物，其中所述电极材料选自由锂钴氧化物、磷酸铁锂、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍钴锰复合氧化物、Li-S、锂镍钴铝氧化物以及它们的组合所构成的组。

6.权利要求1所述的材料组合物，其中所述碳质材料的三维网络包含由小直径碳纳米管CNT(A)构成的第一部分、以及由大直径碳纳米管CNT(B)构成的第二部分，使得第一部分CNT(A)与第一部分和第二部分的总重量的重量比值为0.50至0.95。

7.权利要求1所述的材料组合物，其中所述碳质材料的三维网络进一步包含石墨烯，使得石墨烯与所述CNT(A+B)的重量比为0.05至0.5。

8.权利要求7所述的材料组合物，其中所述碳质材料的三维网络进一步包含炭黑，其中所述导电性添加剂的碳质成分包含70重量％±10重量％CNT(A+B)、20重量％±5重量％的石墨烯、以及10重量％±5重量％的炭黑。

9.一种制备用于电池电极上的导电层的材料组合物的方法，其包括以下步骤：

形成包含碳质材料的三维网络、分散剂和聚合物粘结剂的第一组合物；将全部所述第一组合物中的所述三维网络分散于液体介质中；将所述第一组合物和所述液体介质与电池材料组合物混合，从而制备所述材料组合物，其中所述第一组合物占所述材料组合物的0.01重量份至0.50重量份；将所述材料组合物涂敷于所述电池电极上；以及除去过量的成分，从而形成电池用电极，使得在除去所述过量的成分以后，所述电池材料组合物占所述混合组合物的大于0.80重量份；

碳质材料网络的制备还包括：已知直径为50nm但小于100nm的碳纳米管比更小的纳米管更直；更小的纳米管通常为缠绕的网络形式；在碳纳米管网络中，小直径纳米管CNT(A)首先分散于液体悬浮液中，然后将大直径纳米管材料CNT(B)直接加入到液体悬浮液中，随后充分搅拌并混合；然后，所得的糊包含大纳米管和小纳米管的混合物，这些大纳米管和小纳米管相互交叉并在新的糊中形成所需的网络。

10.权利要求9所述的方法，其中所述聚合物粘结剂选自由聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、热塑性聚酯树脂和它们的混合物构成的组，并且所述聚合物粘结剂占全部所述材料组合物的小于10重量％。

11.权利要求9所述的方法，其中所述电池材料组合物选自由锂、氧、磷、硫、氮、镍、钴、锰、钒、硅、碳、石墨、铝、铌、钛、锆和铁构成的组。