锂离子电池三元正极材料用导电液及其制备方法、锂离子电池的制作方法
锂离子电池三元正极材料用导电液及其制备方法、锂离子电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液及其制备方法、裡离子电池， 属于裡离子电池技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着新能源产业的快速发展，裡离子电池的应用范围越来越广泛，不仅在电子设 备等传统领域占据大部分市场，而且在新能源汽车领域也处于主导地位，运主要得益于离 子电池能量密度高、循环寿命好、环境友好等优点。现有的裡离子电池按使用的正极材料不 同可分为钻酸裡电池、憐酸铁裡电池、儘酸裡电池、Ξ元材料电池等，其中钻酸裡由于环境 和成本问题而在新能源汽车领域应用较少，而憐酸铁裡电池的能量密度较低，儘酸裡电池 的循环寿命较差，限制了运两种电池在新能源汽车领域的进一步发展，Ξ元电池的能量密 度较高，被视为电动汽车较为理想的动力裡离子电池。然而，Ξ元材料电池的安全性较差， 特别是制造为大容量电池时的安全性能很难达标。
[0003] 为提高Ξ元材料电池的安全性，目前的方法主要有:使用安全电解液、使用安全性 能高的陶瓷隔膜或者其选择安全性能高的Ξ元正极材料等，但是，运些方法对Ξ元材料电 池的安全性提高非常有限，无法从根本上解决Ξ元电池的安全性问题。
[0004] 申请公布号为CN104766959A的中国发明专利公开了一种Ξ元材料的制备方法，通 过在Ξ元材料的表面包覆偏侣酸裡，制得包覆的Ξ元材料，降低了材料的内阻，提高了电池 的循环性能和安全性。但是，该方案对于Ξ元材料的吸液保液能力影响不大，在电池进行较 大倍率充放电时，其循环性能的提高并不明显。另外，由于该方案需要在Ξ元材料颗粒表面 进行包覆，其包覆层厚度不易控制，而包覆层厚度对材料的电化学性能影响巨大，因此，该 方案对于大规模的产业化生产并不适用。而且，该方案包覆过程对工艺控制要求也较高，且 需要再次高溫烧结，增加了生产成本，削弱了 Ξ元材料相对于其他材料的优势。
[0005] 在正极材料合浆过程中添加适当的添加剂来提高电池的性能，对电池的生产工艺 影响不大，也不会过多增加生产成本。导电剂是正极材料合浆时经常添加的一种添加剂，如 申请公布号为CN101710619A的中国发明专利公开了一种裡离子电池的电极极片及其制作 方法，具体公开了在正极活性物质中添加复合导电剂，复合导电剂为多层石墨締、碳纳米管 及炭黑等，该方案能够提高正极材料的导电性和电池的快速充放电能力，但是对=元材料 来说，对其安全性和循环性能的几乎没有影响。因此，开发一种能提高Ξ元正极材料吸液和 保液能力，提高电池在较大倍率下的循环性能显得意义重大。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液，W提高Ξ元正极 材料吸液和保液能力并提高电池在较大倍率下的循环性能。本发明的目的还在于提供一种 该导电液的制备方法及使用该导电液的裡离子电池。
[0007]为了实现W上目的，本发明的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液的技术方案如 下：
[000引一种裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液，包括如下重量份数的组分:碳纳米管1-3 份、炭黑1-3份、裡盐0.1-1份、离子液体0.1-1份、粘结剂5-20份、溶剂100份，所述裡盐为偏 侣酸裡。
[0009] 本发明的导电液通过添加具有蒸汽压低、热稳定性好、不易挥发、溶解能力强、环 境友好、电化学稳定窗口的离子液体及导电率高、吸液能力强的碳纳米管，并结合偏侣酸裡 发挥运Ξ种物质之间的协同效应，提高了Ξ元正极材料的吸液保液能力，并降低了电池的 内阻，提高了 Ξ元裡离子电池的安全性能、循环性能。
[0010] 所述离子液体为1-乙基-2甲基化挫四氣棚酸钢、Ν-甲基-Ν-丙基赃晚二(Ξ氣甲基 横酷)亚胺(PP13TFSI)中的一种。
[0011] 所述粘结剂为PVDF、聚丙締酸钢、聚丙締腊中的任意一种。
[001^ 所述溶剂为Ν-甲基邮咯烧酬(ΝΜΡ)、二甲基酷胺中的任意一种。
[0013] 本发明的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液的技术方案如下：
[0014] 上述的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液的制备方法，包括如下步骤：
[001引1)将2.5-10重量份粘结剂加入50重量份溶剂中制成粘结剂溶液，将1-3重量份碳 纳米管、1-3重量份炭黑加入所述粘结剂溶液中，加入0.1-1重量份裡盐，均匀分散，得分散 液Α;
[0016] 在露点不高于-50°C的条件下，将0.1-1重量份离子液体、2.5-10重量份粘结剂加 入50重量份溶剂中，均匀分散，得分散液B;
[0017] 2)在露点不高于-50°C的条件下，将分散液B加入分散液A中，分散均匀，即得。
[0018] 本发明的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液的制备方法操作简单，生产成本低， 适于大规模产业化生产。
[0019] 所述步骤2)中的均匀分散为机械揽拌5-化。
[0020] 为了提高离子液体在体系内的分散均匀程度，步骤2)中的加入为滴加。
[0021] 为了提高分散效率，步骤2)的加入过程同时进行揽拌。
[0022] 为了提高分散均匀程度，步骤1)中的均匀分散均采用超声分散。
[0023] 本发明的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液能够提高Ξ元正极材料的吸液保液 能力，降低电池的内阻，并提高电池在较大倍率下充放电循环的循环性能和安全性能。本发 明的导电液中添加的碳纳米管具有较高的比表面积，可W提高材料的吸液保液能力;本发 明的导电液添加有高导电的碳纳米管，并辅助离子液体的作用，制得的裡离子电池的直流 内阻有较大幅度的降低，同时由于离子液体又可W提高电池结构稳定性，碳纳米管和离子 液体协同作用能够提高裡离子电池的循环性能，裡离子电池的安全性能也远远优于现有技 术中裡离子电池的安全性能。
【附图说明】
[0024] 图1为使用本发明的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液制得的裡离子电池的循环 曲线。
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明。
[00%] 实施例1
[0027]本实施例的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液，由如下重量份数的组分组成：碳 纳米管2g、炭黑2g、偏侣酸裡0.5g、离子液体Ξ甲基己基二(Ξ氣甲基横酷)亚胺0.5g、粘结 剂PVDF lOg、溶剂NMP lOOg。
[00%]上述裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液的制备方法包括如下步骤：
[0029] 1)将5g粘结剂PVDF加入50g溶剂NMP中，混合均匀制成粘结剂溶液，然后将2g碳纳 米管、地炭黑加入该粘结剂溶液中，混合均匀后加入〇.5g偏侣酸裡，超声分散均匀，制得分 散液A;
[0030] 2)在露点含-50°C的环境中，将5g粘结剂PVDF加入50g溶剂NMP中，混合均匀制成粘 结剂溶液，将〇.5g离子液体1-乙基-2甲基化挫四氣棚酸钢加入到该粘结剂溶液中，超声揽 拌均匀得分散液B;
[0031] 3)在露点^-50°C的环境中，在机械揽拌条件下，将分散液B缓慢滴加到分散液A 中，然后再机械揽拌化，得到稳定的油性导电液，即得。
[0032] 本实施例的裡离子电池，首先将上述裡离子电池 Ξ元正极材料导电液与Ξ元材料 Li(Ni〇.5C〇().3Mn().2)〇2混合，制得正极浆料，并经涂布、漉切制备正极片；W石墨为负极材料 制得负极片;使用的电解液中，LiPFs浓度为1.3mol/L，溶剂为体积比1:1的EC和DEC组成的 混合溶剂；WCelgard 2400膜为隔膜;按照现有技术中的方法制成5Ah的裡离子电池。
[0033] 实施例2
[0034] 本实施例的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液，由如下重量份数的组分组成：碳 纳米管Ig、炭黑Ig、偏侣酸裡o.lg、离子液体N-甲基-N-丙基赃晚二（Ξ氣甲基横酷）亚胺 (PP13TFSI)0.1g、粘结剂聚丙締酸5g、溶剂二甲基酷胺lOOg。
[0035] 上述裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液的制备方法包括如下步骤：
[0036] 1)将2.5g粘结剂聚丙締酸加入50g溶剂二甲基酷胺中，混合均匀制成粘结剂溶液， 然后将Ig碳纳米管、I g炭黑加入该粘结剂溶液中，混合均匀后加入0.1 g偏侣酸裡，超声分散 均匀，制得分散液A;
[0037] 2)在露点含-50°C的环境中，将2.5g粘结剂聚丙締酸加入50g溶剂二甲基酷胺中， 混合均匀制成粘结剂溶液，将O.lg离子液体N-甲基-N-丙基赃晚二(Ξ氣甲基横酷)亚胺加 入到该粘结剂溶液中，超声揽拌均匀得分散液B;
[0038] 3)在露点^-50°C的环境中，在机械揽拌条件下，将分散液B缓慢滴加到分散液A 中，然后再机械揽拌化，得到稳定的油性导电液，即得。
[0039] 本本实施例的裡离子电池，首先将上述裡离子电池 Ξ元正极材料导电液与Ξ元材 料Li(Nio.5Coo.3Mn〇.2)〇2混合，制得正极浆料，并经涂布、漉切，制备正极片；W石墨为负极材 料制得负极片;使用的电解液中，LiPFs浓度为1.3mol/L，溶剂为体积比1:1的EC和DEC组成 的混合溶剂；WCelgard 2400膜为隔膜;按照现有技术中的方法制成5Ah的裡离子电池。
[0040] 实施例3
[0041] 本实施例的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液，由如下重量份数的组分组成：碳 纳米管3g、炭黑3g、偏侣酸裡l.Og、离子液体N-甲基-N-丙基赃晚二（Ξ氣甲基横酷）亚胺 (PP13TFSI)1.0g、粘结剂聚丙締腊20g、溶剂ΝΜΡ lOOg。
[0042]上述裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液的制备方法包括如下步骤：
[004引1)将5g粘结剂聚丙締腊加入50g溶剂NMP中，混合均匀制成粘结剂溶液，然后将3g 碳纳米管、：3g炭黑加入该粘结剂溶液中，混合均匀后加入l.Og偏侣酸裡，超声分散均匀，审U 得分散液A;
[0044] 2)在露点含-50°C的环境中，将5g粘结剂聚丙締腊加入50g溶剂NMP中，混合均匀制 成粘结剂溶液，将l.Og离子液体N-甲基-N-丙基赃晚二(Ξ氣甲基横酷)亚胺加入到该粘结 剂溶液中，超声揽拌均匀得分散液B;
[0045] 3)在露点^-50°C的环境中，在机械揽拌条件下，将分散液B缓慢滴加到分散液A 中，然后再机械揽拌化，得到稳定的油性导电液，即得。
[0046] 本实施例的裡离子电池，W上述裡离子电池 Ξ元正极材料导电液与Ξ元材料Li (Nio.5Coo.3Mn〇.2)〇2混合，制得正极浆料，并经过涂布、漉化制备正极片；W石墨为负极材料 制得负极片;使用的电解液中，LiPFs浓度为1.3mol/L，溶剂为体积比1:1的EC和DEC组成的 混合溶剂；WCelgard 2400膜为隔膜;按照现有技术中的方法制成5Ah的裡离子电池。
[0047] 对比例
[004引 W市场购置的SP导电剂作为正极导电剂并与Ξ元材料Li(Nio.5Coo.3Mn0.2)化混合 作为正极材料，合浆，制备正极片；W石墨为负极材料制得负极片;使用的电解液中，LiPFs 浓度为1.3mol/L，溶剂为体积比1:1的EC和DEC组成的混合溶剂；WCelgard 2400膜为隔膜； 按照现有技术中的方法制成5Ah的裡离子电池。
[0049] 实验例
[0050] 1)正极片的吸液保液能力测试。
[0051 ]测试实施例1-3及对比例中制得的正极片的吸液保液能力，测试结果如表1所示。
[0052]表1实施例1-3及对比例中制得的正极片的吸液保液能力
[0化3] '[0054]2)裡离子电池的电化学性能测试。
I '
[0055] 测试实施例1-3及对比例中制得的裡离子电池的直流内阻、放电容量保持率(放电 容量保持率=最终容量/初始容量），并按照如下条件测试其循环200次、300次、400次、500 次的容量保持率:1.0C倍率充电，1.0C倍率放电，测试电压范围为2.7-4.2V。测试结果如表2 和图1所示。
[0056] 表2实施例1-3及对比例中制得的裡离子电池的电化学性能 [0化7]
[0化引 3)安全性测试。
[0059] 将实施例1-3及对比例中制得的裡离子电池各取10个，分别进行针刺短路实验，测 试裡离子电池的安全性系数，其安全性系数为（电池总数-短路起火的电池数量)/电池总 数，测试结果如表3所示。
[0060] 表3实施例1-3及对比例中制得的裡离子电池的安全性 「00611
[0062] ~由表1可W看出，添加本发明的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液，极片的吸液保' 液能力得到增强，其原因为碳纳米管具有较高的比表面积，可W提高材料的吸液保液能力。
[0063] 由表2可W看出，添加本发明的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液制得的裡离子 电池的直流内阻有较大幅度的降低，原因可能是本发明的导电液添加有高导电的碳纳米 管，并辅助离子液体的作用。
[0064] 由表2可W看出，本发明的裡离子电池的循环性能有大幅度提高，在各个阶段均明 显优于对比例。其原因为碳纳米管所具有的大比表面积使正极材料的吸液保液能力增强， 同时由于离子液体又可W提高电池结构稳定性，从而提高了裡离子电池的循环性能。
[0065] 由表3可W看出，实施例1和实施例3的10个电池在针刺实验中各有1个短路着火， 实施例2的10个电池在针刺实验中，有2个短路着火，而对比例的10个电池在针刺实验中，有 6个短路着火，因此本发明的裡离子电池的安全性能远远优于现有技术中裡离子电池的安 全性能。
【主权项】
1. 一种锂离子电池三元正极材料用导电液，其特征在于，包括如下重量份数的组分:碳 纳米管1-3份、炭黑1-3份、锂盐0.1-1份、离子液体0.1-1份、粘结剂5-20份、溶剂100 份，所述锂盐为偏铝酸锂。2. 如权利要求1所述的锂离子电池三元正极材料用导电液，其特征在于，所述离子液 体为1-乙基-2甲基吡唑四氟硼酸钠、N-甲基-N-丙基哌啶二(三氟甲基磺酰)亚胺中的任意 一种。3. 如权利要求1所述的锂离子电池三元正极材料用导电液，其特征在于，所述粘结剂 为PVDF、聚丙烯酸、聚丙烯腈中的任意一种。4. 如权利要求1所述的锂离子电池三元正极材料用导电液，其特征在于，所述溶剂为 N-甲基吡咯烷酮、二甲基酰胺中的任意一种。5. 如权利要求1所述的锂离子电池三元正极材料用导电液的制备方法，其特征在于， 包括如下步骤： 1) 将2.5-10重量份粘结剂加入50重量份溶剂中制成粘结剂溶液，将1-3重量份碳纳 米管、1-3重量份炭黑加入所述粘结剂溶液中，加入0.1-1重量份锂盐，均匀分散，得分散 液A; 在露点不高于_50°C的条件下，将0.1-1重量份离子液体、2.5-10重量份粘结剂加入 50重量份溶剂中，均匀分散，得分散液B; 2) 在露点不高于_50°C的条件下，将分散液B加入分散液A中，分散均勾，即得。6. 如权利要求5所述的锂离子电池三元正极材料用导电液的制备方法，其特征在于，步 骤2)中所述加入为滴加。7. 如权利要求6所述的锂离子电池三元正极材料用导电液的制备方法，其特征在于，步 骤2 )中所述加入的同时进行搅拌。8. 如权利要求5所述的锂离子电池三元正极材料用导电液的制备方法，其特征在于，步 骤1)中的均匀分散均采用超声分散。9. 一种锂离子电池，其特征在于，其正极导电液使用如权利要求1-4任意一项所述的锂 离子电池三元正极材料用导电液。
【专利摘要】本发明涉及一种锂离子电池三元正极材料用导电液及其制备方法、锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。本发明的锂离子电池三元正极材料用导电液包括如下重量份数的组分：碳纳米管1-3份、炭黑1-3份、锂盐0.1-1份、离子液体0.1-1份，粘结剂5-20份、溶剂100份，所述锂盐为偏铝酸锂。本发明的锂离子电池三元正极材料用导电液能够提高三元锂离子电池所用正极极片的吸液保液能力，降低电池的内阻，并提高电池在较大倍率下充放电循环的循环性能和安全性能。
【IPC分类】B82Y30/00, H01M4/62, H01M10/0525
【公开号】CN105489897
【申请号】CN201510849084
【发明人】徐小龙, 辛晓冬, 粱梦伟, 陈天振
【申请人】中航锂电（洛阳）有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月27日
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液及其制备方法、裡离子电池， 属于裡离子电池技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着新能源产业的快速发展，裡离子电池的应用范围越来越广泛，不仅在电子设 备等传统领域占据大部分市场，而且在新能源汽车领域也处于主导地位，运主要得益于离 子电池能量密度高、循环寿命好、环境友好等优点。现有的裡离子电池按使用的正极材料不 同可分为钻酸裡电池、憐酸铁裡电池、儘酸裡电池、Ξ元材料电池等，其中钻酸裡由于环境 和成本问题而在新能源汽车领域应用较少，而憐酸铁裡电池的能量密度较低，儘酸裡电池 的循环寿命较差，限制了运两种电池在新能源汽车领域的进一步发展，Ξ元电池的能量密 度较高，被视为电动汽车较为理想的动力裡离子电池。然而，Ξ元材料电池的安全性较差， 特别是制造为大容量电池时的安全性能很难达标。
[0003] 为提高Ξ元材料电池的安全性，目前的方法主要有:使用安全电解液、使用安全性 能高的陶瓷隔膜或者其选择安全性能高的Ξ元正极材料等，但是，运些方法对Ξ元材料电 池的安全性提高非常有限，无法从根本上解决Ξ元电池的安全性问题。
[0004] 申请公布号为CN104766959A的中国发明专利公开了一种Ξ元材料的制备方法，通 过在Ξ元材料的表面包覆偏侣酸裡，制得包覆的Ξ元材料，降低了材料的内阻，提高了电池 的循环性能和安全性。但是，该方案对于Ξ元材料的吸液保液能力影响不大，在电池进行较 大倍率充放电时，其循环性能的提高并不明显。另外，由于该方案需要在Ξ元材料颗粒表面 进行包覆，其包覆层厚度不易控制，而包覆层厚度对材料的电化学性能影响巨大，因此，该 方案对于大规模的产业化生产并不适用。而且，该方案包覆过程对工艺控制要求也较高，且 需要再次高溫烧结，增加了生产成本，削弱了 Ξ元材料相对于其他材料的优势。
[0005] 在正极材料合浆过程中添加适当的添加剂来提高电池的性能，对电池的生产工艺 影响不大，也不会过多增加生产成本。导电剂是正极材料合浆时经常添加的一种添加剂，如 申请公布号为CN101710619A的中国发明专利公开了一种裡离子电池的电极极片及其制作 方法，具体公开了在正极活性物质中添加复合导电剂，复合导电剂为多层石墨締、碳纳米管 及炭黑等，该方案能够提高正极材料的导电性和电池的快速充放电能力，但是对=元材料 来说，对其安全性和循环性能的几乎没有影响。因此，开发一种能提高Ξ元正极材料吸液和 保液能力，提高电池在较大倍率下的循环性能显得意义重大。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液，W提高Ξ元正极 材料吸液和保液能力并提高电池在较大倍率下的循环性能。本发明的目的还在于提供一种 该导电液的制备方法及使用该导电液的裡离子电池。
[0007]为了实现W上目的，本发明的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液的技术方案如 下：
[000引一种裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液，包括如下重量份数的组分:碳纳米管1-3 份、炭黑1-3份、裡盐0.1-1份、离子液体0.1-1份、粘结剂5-20份、溶剂100份，所述裡盐为偏 侣酸裡。
[0009] 本发明的导电液通过添加具有蒸汽压低、热稳定性好、不易挥发、溶解能力强、环 境友好、电化学稳定窗口的离子液体及导电率高、吸液能力强的碳纳米管，并结合偏侣酸裡 发挥运Ξ种物质之间的协同效应，提高了Ξ元正极材料的吸液保液能力，并降低了电池的 内阻，提高了 Ξ元裡离子电池的安全性能、循环性能。
[0010] 所述离子液体为1-乙基-2甲基化挫四氣棚酸钢、Ν-甲基-Ν-丙基赃晚二(Ξ氣甲基 横酷)亚胺(PP13TFSI)中的一种。
[0011] 所述粘结剂为PVDF、聚丙締酸钢、聚丙締腊中的任意一种。
[001^ 所述溶剂为Ν-甲基邮咯烧酬(ΝΜΡ)、二甲基酷胺中的任意一种。
[0013] 本发明的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液的技术方案如下：
[0014] 上述的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液的制备方法，包括如下步骤：
[001引1)将2.5-10重量份粘结剂加入50重量份溶剂中制成粘结剂溶液，将1-3重量份碳 纳米管、1-3重量份炭黑加入所述粘结剂溶液中，加入0.1-1重量份裡盐，均匀分散，得分散 液Α;
[0016] 在露点不高于-50°C的条件下，将0.1-1重量份离子液体、2.5-10重量份粘结剂加 入50重量份溶剂中，均匀分散，得分散液B;
[0017] 2)在露点不高于-50°C的条件下，将分散液B加入分散液A中，分散均匀，即得。
[0018] 本发明的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液的制备方法操作简单，生产成本低， 适于大规模产业化生产。
[0019] 所述步骤2)中的均匀分散为机械揽拌5-化。
[0020] 为了提高离子液体在体系内的分散均匀程度，步骤2)中的加入为滴加。
[0021] 为了提高分散效率，步骤2)的加入过程同时进行揽拌。
[0022] 为了提高分散均匀程度，步骤1)中的均匀分散均采用超声分散。
[0023] 本发明的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液能够提高Ξ元正极材料的吸液保液 能力，降低电池的内阻，并提高电池在较大倍率下充放电循环的循环性能和安全性能。本发 明的导电液中添加的碳纳米管具有较高的比表面积，可W提高材料的吸液保液能力;本发 明的导电液添加有高导电的碳纳米管，并辅助离子液体的作用，制得的裡离子电池的直流 内阻有较大幅度的降低，同时由于离子液体又可W提高电池结构稳定性，碳纳米管和离子 液体协同作用能够提高裡离子电池的循环性能，裡离子电池的安全性能也远远优于现有技 术中裡离子电池的安全性能。
【附图说明】
[0024] 图1为使用本发明的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液制得的裡离子电池的循环 曲线。
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明。
[00%] 实施例1
[0027]本实施例的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液，由如下重量份数的组分组成：碳 纳米管2g、炭黑2g、偏侣酸裡0.5g、离子液体Ξ甲基己基二(Ξ氣甲基横酷)亚胺0.5g、粘结 剂PVDF lOg、溶剂NMP lOOg。
[00%]上述裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液的制备方法包括如下步骤：
[0029] 1)将5g粘结剂PVDF加入50g溶剂NMP中，混合均匀制成粘结剂溶液，然后将2g碳纳 米管、地炭黑加入该粘结剂溶液中，混合均匀后加入〇.5g偏侣酸裡，超声分散均匀，制得分 散液A;
[0030] 2)在露点含-50°C的环境中，将5g粘结剂PVDF加入50g溶剂NMP中，混合均匀制成粘 结剂溶液，将〇.5g离子液体1-乙基-2甲基化挫四氣棚酸钢加入到该粘结剂溶液中，超声揽 拌均匀得分散液B;
[0031] 3)在露点^-50°C的环境中，在机械揽拌条件下，将分散液B缓慢滴加到分散液A 中，然后再机械揽拌化，得到稳定的油性导电液，即得。
[0032] 本实施例的裡离子电池，首先将上述裡离子电池 Ξ元正极材料导电液与Ξ元材料 Li(Ni〇.5C〇().3Mn().2)〇2混合，制得正极浆料，并经涂布、漉切制备正极片；W石墨为负极材料 制得负极片;使用的电解液中，LiPFs浓度为1.3mol/L，溶剂为体积比1:1的EC和DEC组成的 混合溶剂；WCelgard 2400膜为隔膜;按照现有技术中的方法制成5Ah的裡离子电池。
[0033] 实施例2
[0034] 本实施例的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液，由如下重量份数的组分组成：碳 纳米管Ig、炭黑Ig、偏侣酸裡o.lg、离子液体N-甲基-N-丙基赃晚二（Ξ氣甲基横酷）亚胺 (PP13TFSI)0.1g、粘结剂聚丙締酸5g、溶剂二甲基酷胺lOOg。
[0035] 上述裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液的制备方法包括如下步骤：
[0036] 1)将2.5g粘结剂聚丙締酸加入50g溶剂二甲基酷胺中，混合均匀制成粘结剂溶液， 然后将Ig碳纳米管、I g炭黑加入该粘结剂溶液中，混合均匀后加入0.1 g偏侣酸裡，超声分散 均匀，制得分散液A;
[0037] 2)在露点含-50°C的环境中，将2.5g粘结剂聚丙締酸加入50g溶剂二甲基酷胺中， 混合均匀制成粘结剂溶液，将O.lg离子液体N-甲基-N-丙基赃晚二(Ξ氣甲基横酷)亚胺加 入到该粘结剂溶液中，超声揽拌均匀得分散液B;
[0038] 3)在露点^-50°C的环境中，在机械揽拌条件下，将分散液B缓慢滴加到分散液A 中，然后再机械揽拌化，得到稳定的油性导电液，即得。
[0039] 本本实施例的裡离子电池，首先将上述裡离子电池 Ξ元正极材料导电液与Ξ元材 料Li(Nio.5Coo.3Mn〇.2)〇2混合，制得正极浆料，并经涂布、漉切，制备正极片；W石墨为负极材 料制得负极片;使用的电解液中，LiPFs浓度为1.3mol/L，溶剂为体积比1:1的EC和DEC组成 的混合溶剂；WCelgard 2400膜为隔膜;按照现有技术中的方法制成5Ah的裡离子电池。
[0040] 实施例3
[0041] 本实施例的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液，由如下重量份数的组分组成：碳 纳米管3g、炭黑3g、偏侣酸裡l.Og、离子液体N-甲基-N-丙基赃晚二（Ξ氣甲基横酷）亚胺 (PP13TFSI)1.0g、粘结剂聚丙締腊20g、溶剂ΝΜΡ lOOg。
[0042]上述裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液的制备方法包括如下步骤：
[004引1)将5g粘结剂聚丙締腊加入50g溶剂NMP中，混合均匀制成粘结剂溶液，然后将3g 碳纳米管、：3g炭黑加入该粘结剂溶液中，混合均匀后加入l.Og偏侣酸裡，超声分散均匀，审U 得分散液A;
[0044] 2)在露点含-50°C的环境中，将5g粘结剂聚丙締腊加入50g溶剂NMP中，混合均匀制 成粘结剂溶液，将l.Og离子液体N-甲基-N-丙基赃晚二(Ξ氣甲基横酷)亚胺加入到该粘结 剂溶液中，超声揽拌均匀得分散液B;
[0045] 3)在露点^-50°C的环境中，在机械揽拌条件下，将分散液B缓慢滴加到分散液A 中，然后再机械揽拌化，得到稳定的油性导电液，即得。
[0046] 本实施例的裡离子电池，W上述裡离子电池 Ξ元正极材料导电液与Ξ元材料Li (Nio.5Coo.3Mn〇.2)〇2混合，制得正极浆料，并经过涂布、漉化制备正极片；W石墨为负极材料 制得负极片;使用的电解液中，LiPFs浓度为1.3mol/L，溶剂为体积比1:1的EC和DEC组成的 混合溶剂；WCelgard 2400膜为隔膜;按照现有技术中的方法制成5Ah的裡离子电池。
[0047] 对比例
[004引 W市场购置的SP导电剂作为正极导电剂并与Ξ元材料Li(Nio.5Coo.3Mn0.2)化混合 作为正极材料，合浆，制备正极片；W石墨为负极材料制得负极片;使用的电解液中，LiPFs 浓度为1.3mol/L，溶剂为体积比1:1的EC和DEC组成的混合溶剂；WCelgard 2400膜为隔膜； 按照现有技术中的方法制成5Ah的裡离子电池。
[0049] 实验例
[0050] 1)正极片的吸液保液能力测试。
[0051 ]测试实施例1-3及对比例中制得的正极片的吸液保液能力，测试结果如表1所示。
[0052]表1实施例1-3及对比例中制得的正极片的吸液保液能力
[0化3] '[0054]2)裡离子电池的电化学性能测试。
I '
[0055] 测试实施例1-3及对比例中制得的裡离子电池的直流内阻、放电容量保持率(放电 容量保持率=最终容量/初始容量），并按照如下条件测试其循环200次、300次、400次、500 次的容量保持率:1.0C倍率充电，1.0C倍率放电，测试电压范围为2.7-4.2V。测试结果如表2 和图1所示。
[0056] 表2实施例1-3及对比例中制得的裡离子电池的电化学性能 [0化7]
[0化引 3)安全性测试。
[0059] 将实施例1-3及对比例中制得的裡离子电池各取10个，分别进行针刺短路实验，测 试裡离子电池的安全性系数，其安全性系数为（电池总数-短路起火的电池数量)/电池总 数，测试结果如表3所示。
[0060] 表3实施例1-3及对比例中制得的裡离子电池的安全性 「00611
[0062] ~由表1可W看出，添加本发明的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液，极片的吸液保' 液能力得到增强，其原因为碳纳米管具有较高的比表面积，可W提高材料的吸液保液能力。
[0063] 由表2可W看出，添加本发明的裡离子电池 Ξ元正极材料用导电液制得的裡离子 电池的直流内阻有较大幅度的降低，原因可能是本发明的导电液添加有高导电的碳纳米 管，并辅助离子液体的作用。
[0064] 由表2可W看出，本发明的裡离子电池的循环性能有大幅度提高，在各个阶段均明 显优于对比例。其原因为碳纳米管所具有的大比表面积使正极材料的吸液保液能力增强， 同时由于离子液体又可W提高电池结构稳定性，从而提高了裡离子电池的循环性能。
[0065] 由表3可W看出，实施例1和实施例3的10个电池在针刺实验中各有1个短路着火， 实施例2的10个电池在针刺实验中，有2个短路着火，而对比例的10个电池在针刺实验中，有 6个短路着火，因此本发明的裡离子电池的安全性能远远优于现有技术中裡离子电池的安 全性能。
【主权项】
1. 一种锂离子电池三元正极材料用导电液，其特征在于，包括如下重量份数的组分:碳 纳米管1-3份、炭黑1-3份、锂盐0.1-1份、离子液体0.1-1份、粘结剂5-20份、溶剂100 份，所述锂盐为偏铝酸锂。2. 如权利要求1所述的锂离子电池三元正极材料用导电液，其特征在于，所述离子液 体为1-乙基-2甲基吡唑四氟硼酸钠、N-甲基-N-丙基哌啶二(三氟甲基磺酰)亚胺中的任意 一种。3. 如权利要求1所述的锂离子电池三元正极材料用导电液，其特征在于，所述粘结剂 为PVDF、聚丙烯酸、聚丙烯腈中的任意一种。4. 如权利要求1所述的锂离子电池三元正极材料用导电液，其特征在于，所述溶剂为 N-甲基吡咯烷酮、二甲基酰胺中的任意一种。5. 如权利要求1所述的锂离子电池三元正极材料用导电液的制备方法，其特征在于， 包括如下步骤： 1) 将2.5-10重量份粘结剂加入50重量份溶剂中制成粘结剂溶液，将1-3重量份碳纳 米管、1-3重量份炭黑加入所述粘结剂溶液中，加入0.1-1重量份锂盐，均匀分散，得分散 液A; 在露点不高于_50°C的条件下，将0.1-1重量份离子液体、2.5-10重量份粘结剂加入 50重量份溶剂中，均匀分散，得分散液B; 2) 在露点不高于_50°C的条件下，将分散液B加入分散液A中，分散均勾，即得。6. 如权利要求5所述的锂离子电池三元正极材料用导电液的制备方法，其特征在于，步 骤2)中所述加入为滴加。7. 如权利要求6所述的锂离子电池三元正极材料用导电液的制备方法，其特征在于，步 骤2 )中所述加入的同时进行搅拌。8. 如权利要求5所述的锂离子电池三元正极材料用导电液的制备方法，其特征在于，步 骤1)中的均匀分散均采用超声分散。9. 一种锂离子电池，其特征在于，其正极导电液使用如权利要求1-4任意一项所述的锂 离子电池三元正极材料用导电液。
【专利摘要】本发明涉及一种锂离子电池三元正极材料用导电液及其制备方法、锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。本发明的锂离子电池三元正极材料用导电液包括如下重量份数的组分：碳纳米管1-3份、炭黑1-3份、锂盐0.1-1份、离子液体0.1-1份，粘结剂5-20份、溶剂100份，所述锂盐为偏铝酸锂。本发明的锂离子电池三元正极材料用导电液能够提高三元锂离子电池所用正极极片的吸液保液能力，降低电池的内阻，并提高电池在较大倍率下充放电循环的循环性能和安全性能。
【IPC分类】B82Y30/00, H01M4/62, H01M10/0525
【公开号】CN105489897
【申请号】CN201510849084
【发明人】徐小龙, 辛晓冬, 粱梦伟, 陈天振
【申请人】中航锂电（洛阳）有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月27日
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