一种含埃洛石的导电浆料、涂碳箔及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于锂电池材料技术领域，特别涉及一种含埃洛石的导电浆料、涂碳箔及其制备方法和应用。


背景技术：

2.随着电子、电器技术的快速发展，锂电池的应用越来越广泛，对锂电池的性能也提出了越来越高的要求。锂电池材料对于锂电池的性能具有重要影响，为了提高锂电池的整体性能，涂碳箔因其具有以下优点：提高粘结力，可解决掉粉问题；保护集流体免受腐蚀和氧化，延长电池寿命；降低内阻、提高电池容量；提高电池的循环性能和倍率性能；提高电池的一致性等，而被广泛应用于锂电池领域中。然而，将涂碳箔应用于锂电池后，仍然不能很好地满足锂电池对较高的放电效率、循环性能、极片剥离力等方面的要求。
3.此外，锂离子电池在首次充电过程中，有机电解液会在石墨等负极表面还原分解，形成固体电解质相界面膜，永久地消耗大量来自正极的锂，造成首次循环的库仑效率偏低，降低了锂离子电池的容量和能量密度，导致电池的循环性能降低。为了解决这个问题，研究者通过预锂化技术对电极材料进行补锂，抵消形成固体电解质界面膜（sei膜）造成的不可逆锂损耗，以提高电池的总容量和能量密度。但是，在预锂化过程中，如果在极料中直接加入含锂化合物，会改变极料酸碱度，且大量杂质离子的残留存在极大的安全隐患；另外，预锂化时，常规电解液中通常会有专用添加剂，这些材料参与反应并产生大量气体，导致电池胀气，甚至产生活泼性气体，引发连锁副反应，不利于电池的放电性能、循环性能、安全性等。
4.埃洛石作为一种铝硅酸盐矿物，具有一维内外双层的纳米管结构，外层带负电荷，内层带正电荷。虽然埃洛石纳米管不具有电子传导性，但其中空管道可允许阳离子通过，表现出强烈的表面电荷控制的离子输运行为，可以提供离子迁移的通道，对于原本主要依靠电子传导的导电涂层，可改善其电荷传递性能，在一定程度上提高导电涂层的机械性能和耐高温性能。但是，若直接加入到电极材料中，加工难度较高、影响电池容量且剂量较少时无法达到定向传递锂离子的功能。
5.因此，亟需提供一种含埃洛石的导电浆料，将该导电浆料涂敷在涂碳箔表面形成导电涂层，可改善涂碳箔的集流体基材与导电涂层之间的界面性能，并且可发挥补锂功能，使锂电池具有良好的倍率性能、高温/低温放电效率、循环性能和极片剥离力，且可降低锂电池内阻、提高电池安全性。


技术实现要素：

6.本发明旨在解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。本发明提供一种含埃洛石的导电浆料，将该导电浆料涂敷在涂碳箔表面形成导电涂层，可改善涂碳箔的集流体基材与导电涂层之间的界面性能，并且可发挥补锂功能，使锂电池具有良好的倍率性能、高温/低温放电效率、循环性能和极片剥离力，且可降低
锂电池内阻、提高电池安全性。
7.本发明的发明构思：本发明按一定的比例同时添加导电剂、粘接剂、分散剂、埃洛石或其改性物，各组分之间协同作用；导电剂可在导电涂层中构建导电网络，各导电网络通过粘接剂的连接及分散剂的分散作用，使得构建的网络结构覆盖导电涂层的横向、纵向方向；同时，埃洛石或其改性物和导电剂之间可形成强力的锚点效应，提高导电涂层的机械强度及在集流体基材上的附着力，进而可提高电池性能。另外，利用埃洛石特殊的中空管道，通过将埃洛石置于含锂溶液中进行浸泡改性，得到埃洛石的改性物，使中空管道吸附大量的锂离子，大量锂离子占据了大量的空间，可避免将水系浆料中的溶剂引入到电池中；且埃洛石的改性物对锂离子、电解液均具有缓释、缓存的作用，可以实现良好的补锂功能，进而提高电池循环寿命、放电效率、倍率性能等。将该导电浆料应用于涂碳箔时可提高导电涂层和涂碳箔的集流体基材之间的界面性能，使锂电池具有良好的倍率性能、高温/低温放电效率、循环性能和极片剥离力，并可降低锂电池内阻、提高电池安全性。
8.因此，本发明的第一方面提供一种含埃洛石的导电浆料。
9.具体的，一种含埃洛石的导电浆料，包括如下组分：导电剂、粘接剂、分散剂、埃洛石或其改性物、溶剂；所述导电剂、粘接剂、分散剂、埃洛石或其改性物的质量比为（0.018-22）：（0.045-22）：（0.01-5.5）：（0.018-12）；所述埃洛石的改性物为中空管道中负载有锂离子的埃洛石；所述埃洛石的改性物是通过具有浓度梯度的含锂溶液对埃洛石进行浮选得到的；所述浮选的过程，包括以下步骤：将埃洛石置于含锂溶液中，浸泡，浸泡过程中经磁力搅拌和超声处理，得到悬浮液，然后取中部悬浮液，干燥，得到埃洛石的改性物；所述含锂溶液的浓度为0.01-0.1mol/l。
10.优选地，所述导电剂、粘接剂、分散剂、埃洛石或其改性物的质量比为（0.02-20）：（0.05-20）：（0.01-5）：（0.02-10）。
11.优选地，所述导电剂、粘接剂、分散剂、埃洛石或其改性物、溶剂的质量比为（0.02-20）：（0.05-20）：（0.01-5）：（0.02-10）：（45-99.9）。
12.具体的，由于埃洛石具有特殊的管腔结构特性，其外层带负电荷，内层带正电荷，中空管道可以提供离子迁移的通道，可提高离子电导率；同时，埃洛石作为无机材料添加剂，可改善涂碳箔导电涂层的膜表面特性和结构特性，提高机械性能、热稳定性、粗糙度，进而提高电池的安全性能和循环寿命。另外，埃洛石还具有足够的比表面积和吸附强度，能对电池循环过程中的副产物进行吸收，且在长期循环过程中，可储存一定量的游离锂离子，并发挥补锂功能，可防止析锂，减小脱嵌锂的空间位阻，增强锂电池的循环性能。此外，埃洛石和导电剂之间可形成强力的锚点效应，使得埃洛石可参与到导电剂所形成的导电网络中，可充分利用并强化埃洛石的上述功能，提高导电涂层的机械强度及在集流体基材上的附着力，进而可提高电池性能。需要说明的是，对埃洛石进行改性后，埃洛石的改性物依然具有上述特性。
13.具体的，埃洛石的中空管道具有足够的空间，通过将埃洛石置于含锂溶液中进行充分浸泡实现对埃洛石的改性，使其中空管道内吸附或结合大量的可解离的锂离子，可以
作为锂离子、电解液的缓存、缓释的场所，在电池循环过程中，不仅可抵消电池长期循环中电解液的消耗，还能针对性地应对电池在不同温度环境下的使用，拓宽电池的工作范围。另外，在导电浆料中加入埃洛石的改性物，可使得锂电池在首次充放电的过程中可以达到补锂的作用，提高电池的容量、循环性能、安全性和能量密度。
14.优选地，所述导电浆料为稳定分散液。
15.优选地，在25℃条件下，所述导电浆料的粘度为100-3000cps；所述导电浆料中的固体含量为0.1%-55%。
16.进一步优选地，在25℃条件下，所述导电浆料的粘度为150-2500cps；所述导电浆料中的固体含量为0.5%-50%。
17.优选地，所述埃洛石的粒径为d50：0.45-22
µ
m，所述埃洛石的长径比为6-17。
18.进一步优选地，所述埃洛石的粒径为d50：0.5-20
µ
m，所述埃洛石的长径比为8-15。
19.优选地，所述导电剂包括石墨、碳黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯、纳米碳纤维中的至少一种。
20.优选地，当导电剂为石墨、碳黑、碳纳米管或石墨烯时；所述石墨、碳黑、碳纳米管或石墨烯的质量比为（17-40）：（55-85）：（0.8-5.5）。
21.进一步优选地，所述石墨、碳黑、碳纳米管或石墨烯的质量比为（19-35）：（60-80）：（1-5）。
22.具体的，当导电剂为石墨、碳黑、碳纳米管或石墨烯时，导电剂之间形成的导电网络为点（碳黑）-线（碳纳米管或石墨烯）-面（石墨）的结构，这种结构可提高导电涂层整体的机械强度、导电性和在涂碳箔集流体基材上的附着效果，使锂电池具有良好的倍率性能、高温/低温放电效率、循环性能和极片剥离力。另外，埃洛石或其改性物和颗粒状的碳黑在石墨的表面形成强力的锚点效应，进一步提高导电涂层的机械强度及在集流体基材上的附着力，进而可提高电池性能。
23.优选地，所述粘接剂包括丙烯酸聚合物类粘结剂、聚烯烃树脂类粘结剂、聚氨酯树脂类粘结剂、聚丙烯腈树脂类粘结剂、环氧树脂类粘结剂中的至少一种；所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯基乙酰胺、烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种；所述溶剂包括去离子水、乙醇、异丙醇中的至少一种。
24.优选地，所述丙烯酸聚合物类粘结剂包括丙烯酸聚合物、改性丙烯酸聚合物中的至少一种；所述聚烯烃树脂类粘结剂包括聚烯烃树脂、改性聚烯烃树脂中的至少一种；所述聚氨酯树脂类粘结剂包括聚氨酯树脂、改性聚氨酯树脂中的至少一种；所述聚丙烯腈树脂类粘结剂包括聚丙烯腈树脂、改性聚丙烯腈树脂中的至少一种；所述环氧树脂类粘结剂包括环氧树脂、改性环氧树脂中的至少一种。
25.优选地，所述改性丙烯酸聚合物、改性聚烯烃树脂、改性聚氨酯树脂、改性聚丙烯腈树脂、改性环氧树脂是采用改性方法对丙烯酸聚合物、聚烯烃树脂、聚氨酯树脂、聚丙烯腈树脂、环氧树脂进行改性得到的。
26.优选地，所述改性方法包括共聚反应、接枝反应、交联反应、共混中的任意一种。
27.具体的，对丙烯酸聚合物、聚烯烃树脂、聚氨酯树脂、聚丙烯腈树脂、环氧树脂进行改性的目的是为了提高树脂的介电常数并增强韧性，降低内应力、提高耐高温性能。
28.优选地，所述埃洛石的改性物是通过具有浓度梯度的含锂溶液对埃洛石进行反复
浮选得到的。
29.优选地，所述含锂溶液的浓度分别为0.01mol/l、0.02mol/l、0.05mol/l、0.1mol/l。
30.具体的，在含锂溶液浮选过程中，随着埃洛石中空管道中锂离子的表观浓度逐渐升高，则含锂溶液的浓度也需随之升高，所以含锂溶液按一定的浓度梯度从低到高依次使用。
31.具体的，含锂溶液的浓度并不限于上述选择，可根据具体情况进行合理的选择。
32.具体的，含锂溶液的浮选的主要作用是：（1）通过反复的浮选使埃洛石的中空管道空间中吸附足够量的锂离子，改善埃洛石在水系浆料中的锂离子脱附问题，可以控制缓慢释放的量；（2）由于中空管道中的大量空间被锂离子占据，避免了过量的水分引入到电池体系中，在不影响涂碳箔和电池性能的前提下可改善导电涂层与其他界面之间的导电能；（3）筛选出粒径、长径比较为均一的埃洛石，提高导电浆料的一致性性能。
33.优选地，所述含锂溶液选自lioh溶液、li2so4溶液、lino3溶液中的至少一种。
34.优选地，所述磁力搅拌的转速为450-900rpm，所述磁力搅拌的时间为18-45min。
35.进一步优选地，所述磁力搅拌的转速为500-800rpm，所述磁力搅拌的时间为20-40min。
36.优选地，所述超声处理的功率为45-90w，所述超声处理的频率为18-33khz，所述超声处理的时间为18-45min。
37.进一步优选地，所述超声处理的功率为50-80w，所述超声处理的频率为20-30khz，所述超声处理的时间为20-40min。
38.优选地，所述干燥采用烘烤的方式；所述干燥的温度为50-70℃，所述干燥的时间为20-40min。
39.进一步优选地，所述干燥的温度为55-65℃，所述干燥的时间为25-35min。
40.更进一步优选地，所述干燥的温度为60℃，所述干燥的时间为30min。
41.本发明的第二方面提供一种本发明第一方面所述的含埃洛石的导电浆料的制备方法。
42.具体的，一种含埃洛石的导电浆料的制备方法，包括以下步骤：将所述埃洛石或其改性物与所述导电剂、粘接剂、分散剂、溶剂混合，制得所述导电浆料。
43.优选地，先将所述导电剂、粘接剂、分散剂、溶剂混合，分散、砂磨，然后加入所述埃洛石或其改性物，分散剂，制得所述导电浆料。
44.优选地，所述导电剂、粘接剂、分散剂在溶剂中混合均匀。
45.优选地，所述分散在真空条件，水冷条件下进行。
46.优选地，所述真空条件的真空度为0.07-0.095mpa；所述水冷条件的温度为8-18℃。
47.进一步优选地，所述真空条件的真空度为0.08-0.09mpa；所述水冷条件的温度为10-15℃。
48.优选地，所述分散的剪切速度为10-25m/s，所述分散的时间为2-5h。
49.进一步优选地，所述分散的剪切速度为12-20m/s，所述分散的时间为2.5-4h。
50.优选地，所述分散后先进行过滤，然后取过滤液进行砂磨；所述过滤采用过滤网进行。
51.优选地，所述砂磨的转速为600-10000rpm，所述砂磨的时间为1-5h。
52.进一步优选地，所述砂磨的转速为2000-5000rpm，所述砂磨的时间为2-4h。
53.具体的，砂磨后得到砂磨液。
54.优选地，将埃洛石或其改性物、分散剂加入砂磨液中，在真空条件、水冷条件下进行分散，制得所述导电浆料。
55.优选地，所述真空条件的真空度为0.07-0.095mpa；所述水冷条件的温度为8-18℃。
56.进一步优选地，所述真空条件的真空度为0.08-0.09mpa；所述水冷条件的温度为10-15℃。
57.优选地，所述分散的剪切速度为10-25m/s，所述分散的时间为2-5h。
58.进一步优选地，所述分散的剪切速度为12-20m/s，所述分散的时间为2.5-4h。
59.本发明的第三方面提供一种涂碳箔。
60.具体的，一种涂碳箔，包括集流体基材和本发明第一方面所述的导电浆料形成的涂层。
61.本发明的第四方面提供一种本发明第三方面所述的涂碳箔的制备方法。
62.具体的，一种涂碳箔的制备方法，包括以下步骤：将所述导电浆料涂覆在所述集流体基材的表面，固化，制得所述涂碳箔。
63.优选地，所述集流体基材选自铝箔、铜箔中的任意一种。
64.优选地，所述涂覆的方式选自凹版印刷、凸版印刷、丝网印刷、平板印刷中的任意一种。
65.优选地，所述涂覆的速度为30-260m/min。
66.进一步优选地，所述涂覆的速度为60-220m/min。
67.优选地，所述固化采用烘烤的方式进行。
68.优选地，所述固化的温度为90-220℃。
69.进一步优选地，所述固化的温度为100-200℃。
70.具体的，固化时间根据实际情况进行合理选择。
71.具体的，经过固化后，涂碳箔上得到疏松多孔的导电涂层。
72.优选地，所述导电涂层的厚度为0.5-1.0
µ
m。
73.进一步优选地，所述导电涂层的厚度为0.6-0.9
µ
m。
74.本发明的第五方面提供一种本发明第一方面所述的导电浆料和/或本发明第三方面所述的涂碳箔在锂电池领域中的应用。
75.相对于现有技术，本发明提供的技术方案的有益效果如下：（1）本发明按一定的比例同时添加导电剂、粘接剂、分散剂、埃洛石或其改性物，各组分之间协同作用；导电剂可在导电涂层中构建导电网络，各导电网络通过粘接剂的连接及分散剂的分散作用，使得构建的网络结构覆盖导电涂层的横向、纵向方向。另外，埃洛石或其改性物和导电剂表面可形成强力的锚点效应，使得导电涂层具有良好的机械强度及在
集流体基体上的附着力，使制备得到的导电浆料应用于涂碳箔时可提高导电涂层和涂碳箔的集流体基材之间的界面性能，进而使锂电池具有良好的倍率性能、高温/低温放电效率、循环性能和极片剥离力，且可降低锂电池内阻、提高安全性。
76.（2）本发明的埃洛石具有足够的比表面积和吸附强度，能对电池循环过程中的副产物进行吸收，且在长期循环过程中，可储存一定量的游离锂离子，并发挥补锂功能，可防止析锂，减小脱嵌锂的空间位阻，增强锂电池的循环性能。
77.（3）埃洛石的中空管道具有足够的空间，本发明通过对埃洛石进行改性，使其中空管道内吸附或结合大量可解离的锂离子，可发挥补锂功能，并且可以作为锂离子、电解液的缓存、缓释的场所，在电池循环过程中，不仅可抵消电池长期循环中电解液的消耗，还能针对性地应对电池在不同温度环境下的使用，拓宽电池的工作范围。
78.（4）本发明通过将埃洛石置于含锂溶液中进行反复浸泡，即可完成改性，其改性过程简单、易操作、节约成本。
附图说明
79.图1为本发明涂碳箔实施例1的涂碳铝箔的sem图；图2为本发明涂碳箔实施例1-4、涂碳箔对比例1-2的锂电池极片剥离力柱状图；图3为本发明涂碳箔实施例1-4、涂碳箔对比例1-2的锂电池内阻柱状图；图4为本发明涂碳箔实施例1-4、涂碳箔对比例1-2的锂电池60℃ 1c放电效率曲线图；图5为本发明涂碳箔实施例1-4、涂碳箔对比例1-2的锂电池-20℃ 1c放电效率曲线图；图6为本发明涂碳箔实施例1-4、涂碳箔对比例1-2的锂电池20℃ 10c倍率放电效率曲线图；图7为本发明涂碳箔实施例1-4、涂碳箔对比例1-2的锂电池20℃循环1200次容量保持率曲线图。
具体实施方式
80.为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
81.以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
82.本发明导电浆料实施例1-3中埃洛石的改性物的制备过程，包括以下步骤：（1）将100g长径比为6-17的埃洛石加入到0.01mol/l lioh溶液中，先通过磁力搅拌将埃洛石团聚物打散，磁力搅拌的转速为500rpm，磁力搅拌的时间为20min，同时进行超声处理，超声处理的功率为70w，频率为25khz，时间为30min，得到埃洛石的悬浮液，立即选取中部悬浮的乳白色悬浮液，在60℃下干燥30min，得到第一次浮选后的埃洛石；（2）将步骤（1）所得的埃洛石加入到0.02mol/l lioh溶液中，然后重复步骤（1）的浮选过程，得到第二次浮选后的埃洛石；（3）将步骤（2）所得的埃洛石加入到0.05mol/l lioh溶液中，然后重复步骤（1）的
浮选过程，得到第三次浮选后的埃洛石；（4）将步骤（3）所得的埃洛石加入到0.10mol/l lioh溶液中，然后重复步骤（1）的浮选过程，得到本发明导电浆料实施例1-3所需的埃洛石的改性物。
83.导电浆料实施例1一种含埃洛石的导电浆料，包括碳黑70g、石墨27g、碳纳米管3g、丙烯酸聚合物100g、聚乙烯吡咯烷酮5g、埃洛石的改性物20g、纯水775g。
84.一种含埃洛石的导电浆料的制备方法，包括以下步骤：（1）将碳黑70g、石墨27g、碳纳米管3g、丙烯酸聚合物100g、聚乙烯吡咯烷酮4g，在500rpm/min的搅拌速度下逐步缓慢加入到775g的纯水中，混合均匀；然后抽真空、通入冷却水进行水冷，在真空和水冷条件下进行分散；真空度为0.09mpa，分散体系的温度为12℃，分散的剪切速度为18m/s，所述分散的时间为3h，得到分散液；（2）使用过滤网对步骤（1）所得的分散液进行过滤，取过滤液进行砂磨，砂磨的转速为3200rpm，所述砂磨时间为3h，得到砂磨液；（3）依次将20g埃洛石的改性物、1g聚乙烯吡咯烷酮加入步骤（2）所得的研磨液中，在真空和水冷条件下进行分散，真空条件、水冷条件及分散工艺同步骤（1），制得导电浆料。
85.导电浆料实施例2一种含埃洛石的导电浆料，包括碳黑70g、石墨27g、碳纳米管3g、丙烯酸聚合物100g、聚乙烯吡咯烷酮5g、埃洛石的改性物50g、纯水745g。
86.一种含埃洛石的导电浆料的制备方法，包括以下步骤：（1）将碳黑70g、石墨27g、碳纳米管3g、丙烯酸聚合物100g、聚乙烯吡咯烷酮4g，在500rpm/min的搅拌速度下逐步缓慢加入到745g的纯水中，混合均匀；然后抽真空、通入冷却水进行水冷，在真空和水冷条件下进行分散；真空度为0.09mpa，分散体系的温度为12℃，分散的剪切速度为18m/s，所述分散的时间为3h，得到分散液；（2）使用过滤网对步骤（1）所得的分散液进行过滤，取过滤液进行砂磨，砂磨的转速为3200rpm，所述砂磨时间为3h，得到砂磨液；（3）依次将50g埃洛石的改性物、1g聚乙烯吡咯烷酮加入步骤（2）所得的研磨液中，在真空和水冷条件下进行分散，真空条件、水冷条件及分散工艺同步骤（1），制得导电浆料。
87.导电浆料实施例3一种含埃洛石的导电浆料，包括碳黑70g、石墨27g、碳纳米管3g、丙烯酸聚合物100g、聚乙烯吡咯烷酮5g、埃洛石的改性物100g、纯水695g。
88.一种含埃洛石的导电浆料的制备方法，包括以下步骤：（1）将碳黑70g、石墨27g、碳纳米管3g、丙烯酸聚合物100g、聚乙烯吡咯烷酮4g，在500rpm/min的搅拌速度下逐步缓慢加入到695g的纯水中，混合均匀；然后抽真空、通入冷却水进行水冷，在真空和水冷条件下进行分散；真空度为0.09mpa，分散体系的温度为12℃，分散的剪切速度为18m/s，所述分散的时间为3h，得到分散液；（2）使用过滤网对步骤（1）所得的分散液进行过滤，取过滤液进行砂磨，砂磨的转速为3200rpm，所述砂磨时间为3h，得到砂磨液；（3）依次将100g埃洛石的改性物、1g聚乙烯吡咯烷酮加入步骤（2）所得的研磨液中，在真空和水冷条件下进行分散，真空条件、水冷条件及分散工艺同步骤（1），制得导电浆
料。
89.导电浆料实施例4导电浆料实施例4和导电浆料实施例1的区别仅在于，导电浆料实施例4采用等量的埃洛石替换埃洛石的改性物，其他同导电浆料实施例1。
90.涂碳箔实施例1一种涂碳箔，包括铝箔和导电浆料实施例1的导电浆料形成的涂层。
91.一种涂碳箔的制备方法，包括以下步骤：采用凹版印刷的涂覆方式，以80m/min的涂覆速度，将导电浆料涂覆在铝箔的表面，然后在100℃条件下进行烘烤固化，得到厚度为0.8
µ
m的疏松多孔的涂碳箔。
92.涂碳箔实施例2涂碳箔实施例2与涂碳箔实施例1的区别仅在于，涂碳箔实施例2的涂碳箔包括铝箔和导电浆料实施例2的导电浆料形成的涂层，其他同涂碳箔实施例1。
93.涂碳箔实施例3涂碳箔实施例3与涂碳箔实施例1的区别仅在于，涂碳箔实施例3的涂碳箔包括铝箔和导电浆料实施例3的导电浆料形成的涂层，其他同涂碳箔实施例1。
94.涂碳箔实施例4涂碳箔实施例4与涂碳箔实施例1的区别仅在于，涂碳箔实施例4的涂碳箔包括铝箔和导电浆料实施例4的导电浆料形成的涂层，其他同涂碳箔实施例1。
95.导电浆料对比例1导电浆料对比例1中未添加埃洛石，也未添加埃洛石的改性物。
96.导电浆料对比例1与导电浆料实施例1的区别仅在于，导电浆料对比例1未添加埃洛石的改性物，其他同导电浆料实施例1。
97.导电浆料对比例1与导电浆料实施例4的区别仅在于，导电浆料对比例1未添加埃洛石，其他同导电浆料实施例4。
98.导电浆料对比例2导电浆料对比例2和导电浆料实施例1的区别仅在于，导电浆料对比例2的导电浆料采用等量的片状高岭土替换埃洛石的改性物，其他同导电浆料实施例1。
99.涂碳箔对比例1涂碳箔对比例1和涂碳箔实施例1的区别仅在于，涂碳箔对比例1的涂碳箔包括铝箔和导电浆料对比例1的导电浆料形成的涂层，其他同涂碳箔实施例1。
100.涂碳箔对比例1和涂碳箔实施例4的区别仅在于，涂碳箔对比例1的涂碳箔包括铝箔和导电浆料对比例1的导电浆料形成的涂层，其他同涂碳箔实施例4。
101.涂碳箔对比例2涂碳箔对比例2和涂碳箔实施例1的区别仅在于，涂碳箔对比例2的涂碳箔包括铝箔和导电浆料对比例2的导电浆料形成的涂层，其他同涂碳箔实施例1。
102.性能测试sem测试对涂碳箔实施例1所制备的涂碳箔进行sem测试，如图1所示。从图1可以看出，导电涂层在金属铝箔表面覆盖均匀，各主要组分错落有致。
103.电池性能测试分别将涂碳箔实施例1-4、涂碳箔对比例1-2的涂碳箔制备成软包锂电池。其中，正极为622三元，负极为石墨，软包锂电池的制备工艺采用常规的制备工艺。然后对制备得到的软包锂电池进行性能测试，测试标准按照gb/t31484-2015、gb/t 31467.1-2015进行，测试结果如表1所示。
104.表1：电池性能测试结果由表1可以看出，本发明涂碳箔实施例1-4的涂碳箔所制备的软包锂电池，具有良好的容量保持率、放电效率、倍率性能、极片剥离力，且电池内阻较低。说明本发明导电浆料实施例1-4的导电浆料作为导电涂层涂覆在涂碳箔的集流体基材上时，可以改善导电涂层和涂碳箔的集流体基材之间的界面性能，并可发挥补锂功能，进而提高锂电池的倍率性能、循环性能、极片剥离性能，降低锂电池内阻，且在高温、低温不同温度下均具有良好的放电效率，拓宽了电池的工作范围。另外，通过涂碳箔实施例1、4可以看出，涂碳箔实施例1的锂电池的倍率性能、循环性能、极片剥离性能，高/低温不同温度下的放电效率均优于涂碳箔实施例4，且锂电池内阻低于涂碳箔实施例4，说明通过对埃洛石进行改性，使其中空管道中负载大量的锂离子有助于进一步提高锂电池的综合性能。
105.涂碳箔对比例1和涂碳箔实施例1的区别仅在于，涂碳箔对比例1的涂碳箔的导电涂层中不含埃洛石的改性物，而这导致的结果是，涂碳箔对比例1所制备的锂电池的容量保持率、不同温度下的放电效率、极片剥离力均低于涂碳箔实施例1，而电池内阻高于涂碳箔实施例1。涂碳箔对比例1的锂电池的综合性能差于涂碳箔实施例1的锂电池的综合性能。说明埃洛石的改性物应用于导电涂层中，可改善导电涂层和涂碳箔的集流体基材之间的界面性能，并可发挥补锂功能，进而降低电池内阻，提高锂电池的综合性能。
106.涂碳箔对比例1和涂碳箔实施例4的区别仅在于，涂碳箔对比例1的涂碳箔的导电涂层中不含埃洛石，而这导致的结果是，涂碳箔对比例1所制备的锂电池的综合性能差于涂碳箔实施例4的锂电池的综合性能。说明埃洛石应用于导电涂层中，有助于提高锂电池的综合性能。
107.涂碳箔对比例2和涂碳箔实施例1的区别仅在于，涂碳箔对比例2的涂碳箔的导电涂层中为等量的片状高岭土替换埃洛石的改性物，而这导致的结果是，涂碳箔对比例2的锂电池的综合性能差于涂碳箔实施例1的锂电池的综合性能。说明埃洛石的改性物在本发明中具有不可替代的作用，将其应用于导电涂层中，可改善导电涂层和涂碳箔的集流体基材之间的界面性能，并可发挥补锂功能，进而降低电池内阻，提高锂电池的倍率性能、循环性能、放电效率等综合性能。
108.涂碳箔实施例1-4、涂碳箔对比例1-2的锂电池的极片剥离力柱状图，如图2所示。由图2可以看出，本发明的锂电池具有良好的极片剥离力，同时也说明添加埃洛石或埃洛石的改性物有助于提高极片的粘接性能。
109.涂碳箔实施例1-4、涂碳箔对比例1-2的锂电池内阻柱状图，如图3所示。由图3可以看出，本发明涂碳箔实施例1-4的锂电池的内阻低于涂碳箔对比例1-2的锂电池，同时也说明添加埃洛石或埃洛石的改性物可降低电池的内阻。
110.涂碳箔实施例1-4、涂碳箔对比例1-2的锂电池的60℃ 1c放电效率曲线，如图4所示。图4的曲线中，自上而下依次为涂碳箔实施例3、涂碳箔实施例2、涂碳箔实施例1、涂碳箔实施例4、涂碳箔对比例1、涂碳箔对比例2。可以看出，涂碳箔实施例1-4锂电池的60℃ 1c放电效率在整体上优于涂碳箔对比例1和涂碳箔对比例2，说明导电浆料中添加埃洛石或埃洛石的改性物，可以提高锂电池的高温放电效率，且涂碳箔实施例1的锂电池由于添加埃洛石的改性物，使得其高温放电效率优于涂碳箔实施例4添加埃洛石的锂电池的高温放电效率。
111.涂碳箔实施例1-4、涂碳箔对比例1-2的锂电池的-20℃ 1c放电效率曲线，如图5所示。从图5可以看出，涂碳箔实施例1-4锂电池放电效率曲线在整体上位于涂碳箔对比例1-2锂电池放电效率曲线上方，说明涂碳箔实施例1-4锂电池的-20℃、1c放电效率在整体上优于涂碳箔对比例1和涂碳箔对比例2，同时也说明导电浆料中添加埃洛石或埃洛石的改性物，可改善锂电池的低温放电效率，并且涂碳箔实施例1锂电池的低温放电效率优于涂碳箔实施例4锂电池的低温放电效率。
112.涂碳箔实施例1-4、涂碳箔对比例1-2的锂电池的20℃ 10c倍率放电效率曲线，如图6所示。图6的曲线中，自上而下依次为涂碳箔实施例3、涂碳箔实施例1、涂碳箔实施例4、涂碳箔对比例1、涂碳箔对比例2，其中涂碳箔实施例2和涂碳箔实施例3的曲线基本重合。说明涂碳箔实施例1-4锂电池的倍率放电效率曲线在整体上位于涂碳箔对比例1-2锂电池倍率放电效率曲线上方，说明涂碳箔实施例1-4锂电池的20℃、10c倍率放电效率在整体上优于涂碳箔对比例1和涂碳箔对比例2，同时也说明导电浆料中添加埃洛石或埃洛石的改性物可提高锂电池的倍率性能，且添加埃洛石的改性物的锂电池的倍率性能优于添加埃洛石的锂电池的倍率性能。
113.涂碳箔实施例1-4、涂碳箔对比例1-2的锂电池的20℃循环1200次容量保持率曲线，如图7所示。图7的曲线中，自上而下依次为涂碳箔实施例3、涂碳箔实施例2、涂碳箔实施例1、涂碳箔实施例4、涂碳箔对比例1、涂碳箔对比例2。从图7可以看出，涂碳箔实施例1-4锂电池的20℃循环容量保持率高于涂碳箔对比例1-2，具有更长的循环寿命。说明导电浆料中添加埃洛石或埃洛石的改性物时，可提高锂电池的循环性能，并且涂碳箔实施例1添加埃洛石的改性物的锂电池的容量保持率稍优于涂碳箔实施例4添加埃洛石的锂电池的容量保持率。
114.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

技术特征：
1.一种导电浆料，其特征在于，包括如下组分：导电剂、粘接剂、分散剂、埃洛石或其改性物、溶剂；所述导电剂、粘接剂、分散剂、埃洛石或其改性物的质量比为（0.018-22）：（0.045-22）：（0.01-5.5）：（0.018-12）；所述埃洛石的改性物为中空管道中负载有锂离子的埃洛石；所述埃洛石的改性物是通过具有浓度梯度的含锂溶液对埃洛石进行浮选得到的；所述浮选的过程，包括以下步骤：将埃洛石置于含锂溶液中，浸泡，浸泡过程中经磁力搅拌和超声处理，得到悬浮液，然后取中部悬浮液，干燥，得到埃洛石的改性物；所述含锂溶液的浓度为0.01-0.1mol/l。2.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，在25℃条件下，所述导电浆料的粘度为100-3000cps；所述导电浆料中的固体含量为0.1%-55%。3.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述埃洛石的粒径为d50：0.45-22
µ
m，所述埃洛石的长径比为6-17。4.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述导电剂包括石墨、碳黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯、纳米碳纤维中的至少一种。5.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述粘接剂包括丙烯酸聚合物类粘结剂、聚烯烃树脂类粘结剂、聚氨酯树脂类粘结剂、聚丙烯腈树脂类粘结剂、环氧树脂类粘结剂中的至少一种；所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯基乙酰胺、烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种；所述溶剂包括去离子水、乙醇、异丙醇中的至少一种。6.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述含锂溶液选自lioh溶液、li2so4溶液、lino3溶液中的至少一种。7.权利要求1-6任一项所述的导电浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述埃洛石或其改性物与所述导电剂、粘接剂、分散剂、溶剂混合，制得所述导电浆料。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，先将所述导电剂、粘接剂、分散剂、溶剂混合、分散、砂磨，然后加入所述埃洛石或其改性物、分散剂，制得所述导电浆料。9.一种涂碳箔，其特征在于，包括集流体基材和权利要求1-6任一项所述的导电浆料形成的涂层。10.权利要求1-6任一项所述的导电浆料和/或权利要求9所述的涂碳箔在锂电池领域中的应用。

技术总结
本发明属于锂电池材料技术领域，特别涉及一种含埃洛石的导电浆料、涂碳箔及其制备方法和应用。一种导电浆料，包括如下组分：导电剂、粘接剂、分散剂、埃洛石或其改性物、溶剂；导电剂、粘接剂、分散剂、埃洛石或其改性物的质量比为（0.018-22）：（0.045-22）：（0.01-5.5）：（0.018-12）；埃洛石的改性物为中空管道中负载有锂离子的埃洛石；埃洛石的改性物通过浮选得到；浮选过程包括：将埃洛石置于含锂溶液中，浸泡，浸泡时经磁力搅拌和超声处理，得到悬浮液，取中部悬浮液，干燥，得到埃洛石的改性物。本发明的锂电池具有良好的倍率性能、高/低温放电效率、循环性能和极片剥离力，且锂电池内阻较低。低。低。


技术研发人员：廖启忠 张晨 张青青 李鹏辉
受保护的技术使用者：广州纳诺新材料技术有限公司
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/7/18