一种锡烯复合导电剂、制备方法及应用与流程

1.本发明涉及锂电池导电剂技术领域，尤其是指一种锡烯复合导电剂、制备方法及应用。


背景技术：

2.导电剂是锂离子电池关键辅材，对改善电池导电性能、容量发挥、倍率性能、循环性能有着重要作用。由于大部分正极材料活性物质导电性能差，内阻较大，因此需要导电剂构成导电网络以提高电极材料活性物质与集流体之间的导电性。锂电池的正极材料主要包括磷酸铁锂、三元材料、钴酸锂等，为锂电池提供锂源，而这些正极材料的导电性能较差，难以满足锂电池的性能要求。因此，在正极极片制作时会加入一定量的导电剂，使得导电物质填充满正极材料活性物质之间的空隙，用于增加电子和锂离子的导电性，通过在活性物质表面形成导电网络加快电子传输速率，同时可吸收和保持电解液，为锂离子提供更多电解质界面，从而提高电池充电效率和延长电池使用寿命。此外，导电剂也可以提高极片加工性，促进电解液对极片的浸润，有效提高锂离子电池在电极材料中的迁移速率，降低极化，从而提高点击的充放电效率和使用寿命。
3.作为锂离子电池的重要组成部分的导电剂，虽然其在电池中所占的份量较少，但很大程度地影响着离子电池的性能，对改善电池循环性能、容量发挥、倍率性能等有着很重要的作用。
4.但市面上传统导电剂在导电性能、分散性能、比电容、成本等方面具有不同程度的缺点。但作为超级电容或电池，其表面积低，无法提供电子、电荷传输的快速通道，电容性能差，作为超级电池的电极添加使用时，不能为电池体系贡献理想的比电容，且使用量较大，比重小，在电池活性物质之间分散困难等。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种锡烯复合导电剂，其提高正极板的固化强度，防止正极板的活性物质提前泥化脱落，解决电池提前泥化的问题，减缓电池的衰竭速度，达到提高电池寿命的效果。
6.为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
7.一种锡烯复合导电剂，包括以下重量份数的原料：硫酸亚锡50～100份、石墨烯10～20份、氟化物10～30份、二氧化硅1～10份、碳颗粒5～30份、溶剂1000～3000份、过氧化合物10～100份和分散剂1～20份。
8.作为一种优选方案，所述氟化物包括聚四氟乙烯。作为一种优选方案，所述过氧化合物包括钴酸盐。作为一种优选方案，所述溶剂为纯净水和/或n-甲基吡咯烷酮。
9.作为一种优选方案，所述分散剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
10.作为一种优选方案，所述碳颗粒为乙炔黑、科琴黑、活性炭中的一种或多种。
11.本发明还公开了上述锡烯复合导电剂的制备方法，包括如下步骤：
12.s1.将硫酸亚锡、石墨烯、氟化物、二氧化硅、碳颗粒、过氧化合物和分散剂按重量份数比例溶于溶剂中，经超声处理后，得到混合液；
13.s2.将混合液保温并持续搅拌；
14.s3.待混合物溶解均匀后，将得到的锡烯复合导电剂保存在干燥洁净的容器中，密封保存。
15.作为一种优选方案，在步骤s2中，保温时的温度控制在10-30℃，搅拌时间为10-20min。
16.本发明还公开了上述锡烯复合导电剂的应用：将所述锡烯复合导电剂与锂电池活性材料混合均匀后得到正极浆料，经涂布、预干燥、辊压、干燥后得正极极片用于组装锂离子电池。
17.本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，其主要是包括了硫酸亚锡、石墨烯、氟化物、二氧化硅、碳颗粒、溶剂、过氧化合物份和分散剂，利用硫酸亚锡易溶于水的原理，与石墨烯按照一定的比例，在一定的温度循环搅拌均匀，制造成锡烯复合导电剂，该锡烯复合导电剂能改善氧化铅的质子电导率，增强正电极固化强度，催化正极水份风干固化速度，防止正极板的活性物质提前泥化脱落，解决电池提前泥化的问题，达到提高电池寿命的效果，还能降低电解液的氧化电位，提高析氧电位，同时遏制氧的析出，提高充电效率，增加电极的比容量；硫酸亚锡、石墨烯、碳颗粒具有良好的导电性能，起能增加导电性，同时碳颗粒粒径小，表面积大，在电池中还可以起到吸液保液的作用；二氧化硅和氟化物有粘性，其能增加正极的强度；改善电池低温使用性能，减缓活性物质的失活速率。
18.为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面以具体实施例来对本发明进行详细说明。
具体实施方式
19.为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
20.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
21.本发明实施例提供了一种锡烯复合导电剂，其特征在于：包括以下重量份数的原料：硫酸亚锡50～100份、石墨烯10～20份、氟化物10～30份、二氧化硅1～10份、碳颗粒5～30份、溶剂1000～3000份、过氧化合物10～100份和分散剂1～20份；该锡烯复合导电剂能改善氧化铅的质子电导率，增强正电极固化强度，催化正极水份风干固化速度，防止正极板的活性物质提前泥化脱落，解决电池提前泥化的问题，达到提高电池寿命的效果，还能降低电解液的氧化电位，提高析氧电位，同时遏制氧的析出，提高充电效率，增加电极的比容量；硫酸亚锡、石墨烯、碳颗粒具有良好的导电性能，起能增加导电性，同时碳颗粒粒径小，表面积
大，在电池中还可以起到吸液保液的作用；石墨烯由于其独特的片状结构(二维结构)，与活性物质的接触为点面接触而不是常规的点点接触形式，极大的增加了电极颗粒之间的接触，提高了导电性，这样可以最大化的发挥导电剂的作用，减少导电剂的用量，从而可以多使用活性物质，提高了离子电池的能量密度，提升锂电池容量。
22.在本实施例中，所述氟化物包括聚四氟乙烯，二氧化硅、聚四氟乙烯有粘性，增加正极的强度。
23.所述过氧化合物包括钴酸盐或硫酸钴，其能在电化学反应中析出氧，与氢反应生成水，提高电解液的含水量，避免降低电池的容量，改善电池低温使用性能，减缓活性物质的失活速率。
24.所述溶剂为纯净水和/或n-甲基吡咯烷酮。
25.所述分散剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
26.所述碳颗粒为乙炔黑、科琴黑、活性炭中的一种或多种。
27.本发明还公开了上述锡烯复合导电剂的制备方法，包括如下步骤：
28.s1.将硫酸亚锡、石墨烯、氟化物、二氧化硅、碳颗粒、过氧化合物和分散剂按重量份数比例溶于溶剂中，经超声处理后，得到混合液；
29.s2.将混合液保温并持续搅拌；
30.s3.待混合物溶解均匀后，将得到的锡烯复合导电剂保存在干燥洁净的容器中，密封保存。
31.步骤s2中，保温时的温度控制在10-30℃，搅拌时间为10-20min。
32.本发明还公开了上述锡烯复合导电剂的应用：将所述锡烯复合导电剂与锂电池活性材料混合均匀后得到正极浆料，经涂布、预干燥、辊压、干燥后得正极极片用于组装锂离子电池。
33.在正极匀浆过程中添加上述锡烯复合导电剂，可在极片中形成高效的导电网络结构，降低极片电阻率，提高电池循环寿命以及倍率性能，提高正极浆料固含量，使正极浆料更好的分散性流动性及成膜特性，提高合浆涂覆效率，降低电池内阻，提高倍率性能，提高电池的散热性能，促进电解液对极片的浸润，同时也能有效地提高锂离子在电极材料中的迁移速率，降低极化，从而提高电极的充放电效率和锂电池的使用寿命。
34.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种锡烯复合导电剂，其特征在于：包括以下重量份数的原料：硫酸亚锡50～100份、石墨烯10～20份、氟化物10～30份、二氧化硅1～10份、碳颗粒5～30份、溶剂1000～3000份、过氧化合物10～100份和分散剂1～20份。2.根据权利要求1所述的一种锡烯复合导电剂，其特征在于：所述氟化物包括聚四氟乙烯。3.根据权利要求1所述的一种锡烯复合导电剂，其特征在于：所述过氧化合物包括钴酸盐。4.根据权利要求1所述的一种锡烯复合导电剂，其特征在于：所述溶剂为纯净水和/或n-甲基吡咯烷酮。5.根据权利要求1所述的一种锡烯复合导电剂，其特征在于：所述分散剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。6.根据权利要求1所述的一种锡烯复合导电剂，其特征在于：所述碳颗粒为乙炔黑、科琴黑、活性炭中的一种或多种。7.如权利要求1-6任一项所述的锡烯复合导电剂，其特征在于，采用如下方法制备得到：s1.将硫酸亚锡、石墨烯、氟化物、二氧化硅、碳颗粒、过氧化合物和分散剂按重量份数比例溶于溶剂中，经超声处理后，得到混合液；s2.将混合液保温并持续搅拌；s3.待混合物溶解均匀后，将得到的锡烯复合导电剂保存在干燥洁净的容器中，密封保存。8.如权利要求7所述的锡烯复合导电剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中，保温时的温度控制在10-30℃，搅拌时间为10-20min。9.如权利要求1-8任一项所述的锡烯复合导电剂在锂离子电池材料中的应用，其特征在于：将所述锡烯复合导电剂与锂电池活性材料混合均匀后得到正极浆料，经涂布、预干燥、辊压、干燥后得正极极片用于组装锂离子电池。

技术总结
本发明公开一种锡烯复合导电剂、制备方法及应用，包括以下重量份数的原料：硫酸亚锡50～100份、石墨烯10～20份、氟化物10～30份、二氧化硅1～10份、碳颗粒5～30份、溶剂1000～3000份、过氧化合物10～100份和分散剂1～20份；该锡烯复合导电剂能改善氧化铅的质子电导率，增强正电极固化强度，催化正极水份风干固化速度，防止正极板的活性物质提前泥化脱落，达到提高电池寿命的效果，还能降低电解液的氧化电位，提高析氧电位，同时遏制氧的析出，提高充电效率，增加电极的比容量，同时碳颗粒粒径小，表面积大，在电池中还可以起到吸液保液的作用，二氧化硅和氟化物有粘性，其能增加正极的强度，改善电池低温使用性能，减缓活性物质的失活速率。的失活速率。


技术研发人员：彭锦臣 彭欣雨 彭接华 周梓鸣
受保护的技术使用者：江西玖越新能源科技有限公司
技术研发日：2023.08.23
技术公布日：2023/10/15