本發(fā)明涉及一種高分散性復(fù)合導(dǎo)電劑的制備方法，屬于導(dǎo)電劑制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電池技術(shù)的快速發(fā)展和移動設(shè)備的大規(guī)模使用對電池提出了更高的要求，鋰離子電池由于其較高的理論比容量，鋰離子電池工作時鋰離子在正負(fù)極之間的脫出與嵌入，要求電極材料具有高化學(xué)穩(wěn)定性，高導(dǎo)電性等特點。導(dǎo)電劑作為電極材料的重要組成部分，對電池的性能有很大影響。導(dǎo)電劑是為了保證電極具有良好的充放電性能，在極片制作時通常加入一定量的導(dǎo)電物質(zhì)，在活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與集流體之間起到收集微電流的作用，以減小電極的接觸電阻加速電子的移動速率，同時也能有效地提高鋰離子在電極材料中的遷移速率，從而提高電極的充放電效率。

導(dǎo)電劑有石墨類導(dǎo)電劑和炭黑類導(dǎo)電劑等，是以機械法制備而成。石墨和炭黑具有導(dǎo)電性好、密度小、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定以及化學(xué)性能穩(wěn)定等特性，是在鋰離子電池領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的兩類導(dǎo)電劑。石墨類導(dǎo)電劑顆粒較大，使得添加石墨類導(dǎo)電劑的電極電子導(dǎo)電性降低，放電迅速容量降低；而炭黑類導(dǎo)電劑顆粒細(xì)，網(wǎng)狀鏈堆積緊密、比表面積大、單位質(zhì)量顆粒多，有利于在電極中形成鏈?zhǔn)綄?dǎo)電結(jié)構(gòu)，放電容量僅隨放電電流增大而輕微下降。且這兩類導(dǎo)電劑還存在容量保持率和循環(huán)充放電效率低，循環(huán)壽命短。因此在此基礎(chǔ)上，人們研究開發(fā)了復(fù)合類導(dǎo)電劑，即碳納米管和導(dǎo)電炭黑復(fù)合，石墨和碳纖維復(fù)合，碳納米管、炭黑和石墨復(fù)合等等，該類導(dǎo)電劑可有效提高其充放電效率，延長循環(huán)壽命，但在電極中分散性差，導(dǎo)致電極中活性物質(zhì)利用率低，導(dǎo)電性能降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對目前導(dǎo)電劑在電極中分散性差，導(dǎo)致電極中活性物質(zhì)利用率低，導(dǎo)電性能降低的弊端，提供了一種將去離子水、羥乙基纖維素等混合水浴加熱，干燥碾磨過篩后，與去離子水混合水浴加熱，過濾得濾液，透析得透析液，與檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液超聲分散得離子改性液備用，取牛股骨，干燥破碎球磨后，通氮氣炭化處理，得骨炭粉末，與備用離子改性液等混合油浴加熱，過濾得濾液，經(jīng)洗滌干燥、碾磨過篩、活化制得高分散性復(fù)合導(dǎo)電劑的方法，有效解決了傳統(tǒng)導(dǎo)電劑在電極中分散性差，導(dǎo)致電極中活性物質(zhì)利用率低，導(dǎo)電性能降低的問題。本發(fā)明通過制備羥乙基纖維素制備改性離子液，將陽離子改性液負(fù)載至骨炭高比表面積的孔隙中，改善碳納米管的導(dǎo)電性，并形成穩(wěn)定三維孔隙結(jié)構(gòu)，利用骨炭負(fù)載的離子和官能團，再在三維孔隙結(jié)構(gòu)和三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造下防止碳納米管間團聚并增加導(dǎo)電劑與活性物質(zhì)的接觸，構(gòu)建有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，制備步驟簡單，所得導(dǎo)電劑在電極中具有較好的分散性，有效提高了電極中活性物質(zhì)利用率和導(dǎo)電性能，同時具有較高的充放電倍率和較佳的循環(huán)壽命。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是：

（1）按重量份數(shù)計，分別稱量45～50份去離子水、10～15份羥乙基纖維素、1～2份氫氧化鈉和6～8份2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨置于燒杯中，在65～75℃下水浴加熱2～3h，隨后靜置冷卻至室溫，真空冷凍干燥并碾磨過70～80目篩，收集得改性陽離子纖維粉末；

（2）按質(zhì)量比1:10，將上述制備的改性陽離子纖維粉末與去離子水?dāng)嚢杌旌?，?5～70℃下水浴加熱25～30min，隨后過濾并收集濾液，用分子量14000的透析袋進行透析處理，收集透析液，并按質(zhì)量比1:5，將透析液與pH為3.5的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液攪拌混合，再在200～300W下超聲分散處理10～15min，制備得離子改性液，備用；

（3）收集新鮮牛股骨，在120～130℃下干燥6～8h，隨后破碎并收集牛股骨顆粒，將牛股骨顆粒置于球磨罐中，在350～400r/min下球磨3～5h，收集球磨骨粉并置于馬弗爐中，通氮氣排除空氣，以10℃/min速率升溫至880～950℃，保溫炭化處理35～40min后，停止加熱，靜置冷卻至室溫，收集得骨炭粉末；

（4）按重量份數(shù)計，分別稱量45～50份步驟（2）備用的離子改性液、25～30份碳納米管、1～2份上述收集的骨炭粉末和15～20份去離子水置于燒杯中，在180～200℃下油浴加熱20～24h，隨后過濾并收集濾液，用去離子水洗滌3～5次后，真空冷凍干燥并碾磨過120～130目篩，再在75～80℃烘箱中，活化處理3～5h，靜置冷卻至室溫，即可制備得一種高分散性復(fù)合導(dǎo)電劑。

本發(fā)明的應(yīng)用方法：按質(zhì)量比3:3:94:52，將本發(fā)明制得的高分散性復(fù)合導(dǎo)電劑、聚偏氟乙烯、鈷酸鋰和去離子水依次加入至瑪瑙研缽中，研磨混合均勻，得泥漿狀物質(zhì)，將其涂布于厚度為15～20μm的鋁箔上，干燥后將其打制成直徑為1～3cm的電極即可。本發(fā)明導(dǎo)電劑在電極體系中分散均勻，可有效提高電極中活性物質(zhì)利用率，制得的電極在60℃時以10C倍率充放電比容量達(dá)125～132mAh/g，循環(huán)50～60次后電極比容量保持率為95.6%以上，循環(huán)效率比導(dǎo)電劑制得的電極提高了15～16%，值得推廣與使用。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：

（1）本發(fā)明制備步驟簡單，所得導(dǎo)電劑在電極中分散性好，使電極中活性物質(zhì)利用率比傳統(tǒng)導(dǎo)電劑制得的電極提高了35～42%；

（2）本發(fā)明高分散性復(fù)合導(dǎo)電劑充放電倍率達(dá)94.6～97.5%，具有較好的導(dǎo)電性能。

具體實施方式

首先按重量份數(shù)計，分別稱量45～50份去離子水、10～15份羥乙基纖維素、1～2份氫氧化鈉和6～8份2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨置于燒杯中，在65～75℃下水浴加熱2～3h，隨后靜置冷卻至室溫，真空冷凍干燥并碾磨過70～80目篩，收集得改性陽離子纖維粉末；再按質(zhì)量比1:10，將上述制備的改性陽離子纖維粉末與去離子水?dāng)嚢杌旌希?5～70℃下水浴加熱25～30min，隨后過濾并收集濾液，用分子量14000的透析袋進行透析處理，收集透析液，并按質(zhì)量比1:5，將透析液與pH為3.5的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液攪拌混合，再在200～300W下超聲分散處理10～15min，制備得離子改性液，備用；然后收集新鮮牛股骨，在120～130℃下干燥6～8h，隨后破碎并收集牛股骨顆粒，將牛股骨顆粒置于球磨罐中，在350～400r/min下球磨3～5h，收集球磨骨粉并置于馬弗爐中，通氮氣排除空氣，以10℃/min速率升溫至880～950℃，保溫炭化處理35～40min后，停止加熱，靜置冷卻至室溫，收集得骨炭粉末；最后按重量份數(shù)計，分別稱量45～50份備用的離子改性液、25～30份碳納米管、1～2份上述收集的骨炭粉末和15～20份去離子水置于燒杯中，在180～200℃下油浴加熱20～24h，隨后過濾并收集濾液，用去離子水洗滌3～5次后，真空冷凍干燥并碾磨過120～130目篩，再在75～80℃烘箱中，活化處理3～5h，靜置冷卻至室溫，即可制備得一種高分散性復(fù)合導(dǎo)電劑。

實例1

首先按重量份數(shù)計，分別稱量45份去離子水、10份羥乙基纖維素、1份氫氧化鈉和6份2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨置于燒杯中，在65℃下水浴加熱2h，隨后靜置冷卻至室溫，真空冷凍干燥并碾磨過70目篩，收集得改性陽離子纖維粉末；再按質(zhì)量比1:10，將上述制備的改性陽離子纖維粉末與去離子水?dāng)嚢杌旌?，?5℃下水浴加熱25min，隨后過濾并收集濾液，用分子量14000的透析袋進行透析處理，收集透析液，并按質(zhì)量比1:5，將透析液與pH為3.5的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液攪拌混合，再在200W下超聲分散處理10min，制備得離子改性液，備用；然后收集新鮮牛股骨，在120℃下干燥6h，隨后破碎并收集牛股骨顆粒，將牛股骨顆粒置于球磨罐中，在350r/min下球磨3h，收集球磨骨粉并置于馬弗爐中，通氮氣排除空氣，以10℃/min速率升溫至880℃，保溫炭化處理35min后，停止加熱，靜置冷卻至室溫，收集得骨炭粉末；最后按重量份數(shù)計，分別稱量45份備用的離子改性液、25份碳納米管、1份上述收集的骨炭粉末和15份去離子水置于燒杯中，在180℃下油浴加熱20h，隨后過濾并收集濾液，用去離子水洗滌3次后，真空冷凍干燥并碾磨過120目篩，再在75℃烘箱中，活化處理3h，靜置冷卻至室溫，即可制備得一種高分散性復(fù)合導(dǎo)電劑。

按質(zhì)量比3:3:94:52，將本發(fā)明制得的高分散性復(fù)合導(dǎo)電劑、聚偏氟乙烯、鈷酸鋰和去離子水依次加入至瑪瑙研缽中，研磨混合均勻，得泥漿狀物質(zhì)，將其涂布于厚度為15μm的鋁箔上，干燥后將其打制成直徑為1cm的電極即可。本發(fā)明導(dǎo)電劑在電極體系中分散均勻，可有效提高電極中活性物質(zhì)利用率，制得的電極在60℃時以10C倍率充放電比容量達(dá)125mAh/g，循環(huán)50次后電極比容量保持率為95.7%，循環(huán)效率比導(dǎo)電劑制得的電極提高了15%，值得推廣與使用。

實例2

首先按重量份數(shù)計，分別稱量48份去離子水、13份羥乙基纖維素、2份氫氧化鈉和7份2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨置于燒杯中，在70℃下水浴加熱3h，隨后靜置冷卻至室溫，真空冷凍干燥并碾磨過75目篩，收集得改性陽離子纖維粉末；再按質(zhì)量比1:10，將上述制備的改性陽離子纖維粉末與去離子水?dāng)嚢杌旌希?8℃下水浴加熱27min，隨后過濾并收集濾液，用分子量14000的透析袋進行透析處理，收集透析液，并按質(zhì)量比1:5，將透析液與pH為3.5的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液攪拌混合，再在250W下超聲分散處理13min，制備得離子改性液，備用；然后收集新鮮牛股骨，在125℃下干燥7h，隨后破碎并收集牛股骨顆粒，將牛股骨顆粒置于球磨罐中，在370r/min下球磨4h，收集球磨骨粉并置于馬弗爐中，通氮氣排除空氣，以10℃/min速率升溫至920℃，保溫炭化處理38min后，停止加熱，靜置冷卻至室溫，收集得骨炭粉末；最后按重量份數(shù)計，分別稱量48份備用的離子改性液、28份碳納米管、2份上述收集的骨炭粉末和17份去離子水置于燒杯中，在190℃下油浴加熱22h，隨后過濾并收集濾液，用去離子水洗滌4次后，真空冷凍干燥并碾磨過125目篩，再在78℃烘箱中，活化處理4h，靜置冷卻至室溫，即可制備得一種高分散性復(fù)合導(dǎo)電劑。

按質(zhì)量比3:3:94:52，將本發(fā)明制得的高分散性復(fù)合導(dǎo)電劑、聚偏氟乙烯、鈷酸鋰和去離子水依次加入至瑪瑙研缽中，研磨混合均勻，得泥漿狀物質(zhì)，將其涂布于厚度為18μm的鋁箔上，干燥后將其打制成直徑為2cm的電極即可。本發(fā)明導(dǎo)電劑在電極體系中分散均勻，可有效提高電極中活性物質(zhì)利用率，制得的電極在60℃時以10C倍率充放電比容量達(dá)128mAh/g，循環(huán)55次后電極比容量保持率為96.8%，循環(huán)效率比導(dǎo)電劑制得的電極提高了16%，值得推廣與使用。

實例3

首先按重量份數(shù)計，分別稱量50份去離子水、15份羥乙基纖維素、2份氫氧化鈉和8份2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨置于燒杯中，在75℃下水浴加熱3h，隨后靜置冷卻至室溫，真空冷凍干燥并碾磨過80目篩，收集得改性陽離子纖維粉末；再按質(zhì)量比1:10，將上述制備的改性陽離子纖維粉末與去離子水?dāng)嚢杌旌?，?0℃下水浴加熱30min，隨后過濾并收集濾液，用分子量14000的透析袋進行透析處理，收集透析液，并按質(zhì)量比1:5，將透析液與pH為3.5的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液攪拌混合，再在300W下超聲分散處理15min，制備得離子改性液，備用；然后收集新鮮牛股骨，在130℃下干燥8h，隨后破碎并收集牛股骨顆粒，將牛股骨顆粒置于球磨罐中，在400r/min下球磨5h，收集球磨骨粉并置于馬弗爐中，通氮氣排除空氣，以10℃/min速率升溫至950℃，保溫炭化處理40min后，停止加熱，靜置冷卻至室溫，收集得骨炭粉末；最后按重量份數(shù)計，分別稱量50份備用的離子改性液、30份碳納米管、2份上述收集的骨炭粉末和20份去離子水置于燒杯中，在200℃下油浴加熱24h，隨后過濾并收集濾液，用去離子水洗滌5次后，真空冷凍干燥并碾磨過130目篩，再在80℃烘箱中，活化處理5h，靜置冷卻至室溫，即可制備得一種高分散性復(fù)合導(dǎo)電劑。

按質(zhì)量比3:3:94:52，將本發(fā)明制得的高分散性復(fù)合導(dǎo)電劑、聚偏氟乙烯、鈷酸鋰和去離子水依次加入至瑪瑙研缽中，研磨混合均勻，得泥漿狀物質(zhì)，將其涂布于厚度為20μm的鋁箔上，干燥后將其打制成直徑為3cm的電極即可。本發(fā)明導(dǎo)電劑在電極體系中分散均勻，可有效提高電極中活性物質(zhì)利用率，制得的電極在60℃時以10C倍率充放電比容量達(dá)132mAh/g，循環(huán)60次后電極比容量保持率為98.1%，循環(huán)效率比導(dǎo)電劑制得的電極提高了16%，值得推廣與使用。