[发明专利]一种多元复合导电层及其制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种多元复合导电层及其制备方法，所述的制备方法包括将石墨烯粉体、石墨粉和镍粉构成的复合导电材料与PVDF、极性溶剂NMP混合均匀后涂覆到正极集流体上，接着以甲烷作为辅助气体，采用超音速火焰喷涂的方式将铝粉喷涂到正极集流体表面的涂层上，得到所述的多元复合导电层；本发明以甲烷作为辅助气体，采用超音速火焰喷涂在涂层的表面形成碳纳米管，与深层的石墨烯粉体和石墨粉所形成的导电结构形成多层次，多元复合的导电形式，从而极大的提高了该多元复合导电层的导电性。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种多元复合导电层及其制备方法。

背景技术

从锂离子电池工作原理可知，电池的充放电过程，需要锂离子和电子的共同参与，因此，锂离子电池的电极必须是离子和电子的混合体，电极反应也只能发生在电解液、导电剂、活性材料的界面处。在锂离子电池中，阴极活性物质多为过渡金属氧化物或者过渡金属磷酸盐，大多属于半导体或绝缘体，导电性很差，必须加入导电剂来改善导电性；阳极石墨材料的导电性稍好，但是在多次充放电过程中，石墨材料的膨胀和收缩，使得石墨颗粒之间的接触减少，间隙增大，有些甚至脱离集流体，成为死的活性材料，不再参与电极反应，所以也需要加入导电剂来保持在电池循环过程中的电极材料导电性的稳定。现有常用的导电剂有炭黑、导电石墨、碳纳米管和纳米碳纤维等。

现有技术中，常见的导电剂的制备方法主要是通过纳米碳系列的导电剂固相混合而成，其导电颗粒之间是通过吸附作用粘附在一起，存在粘附力差，形成的导电网络差，影响导电剂的导电性能。同时导电剂添加到正极材料里面仅仅起到导电的作用。如申请号为“CN201110030938.4”的中国专利公开了一种通过液相法制备的碳纳米管、炭黑以及石墨烯组成的复合导电剂，由于碳纳米管、炭黑及石墨烯之间的粘附力和结合力差，未充分发挥三者之间的各自优势，仅仅是起到导电的作用而已。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种多元复合导电层，该多元复合导电层中的各组分协同配合达到更好的导电性能，同时，该多元复合导电层与正极活性材料形成的膜层具有优异的抗剥离性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种多元复合导电层的制备方法，包括将石墨烯粉体、石墨粉和镍粉构成的复合导电材料与PVDF、极性溶剂NMP混合均匀后涂覆到正极集流体上，接着以甲烷作为辅助气体，采用超音速火焰喷涂的方式将铝粉喷涂到正极集流体表面的涂层上，得到所述的多元复合导电层。

优选的，所述的多元复合导电层包括以下重量份数的原料：PVDF 5～10份、NMP 40～55份、石墨烯粉体0.5～3份、石墨粉0.5～2份、镍粉0.1～0.5份。

优选的，所述的石墨粉为天然鳞片石墨、膨胀石墨、高取向石墨中的至少一种。

优选的，所述的正极集流体为铝箔，所述铝箔的厚度为10～20μm。

优选的，所述超音速火焰喷涂的喷涂参数为，采用氧气作为助燃气，氢气作为燃气，氮气作为送粉气体；

所述氧气的压力为15～25bar，流量为400～900slpm，氢气的压力为6～8bar，流量为30～50slpm，辅助气体甲烷的压力为1～3bar，流量为5～10slpm，氮气的压力为4～8bar，流量为12～24slpm，送粉速度为10～50g/min，喷涂距离为200～300mm。

本发明还提供了一种采用上述制备方法制备得到的多元复合导电层。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：