4伏的電壓下是穩(wěn)定的。
[0096] 盡管本發(fā)明通過舉例方式并根據(jù)具體的實施方案進行了描述，但是應該理解的是 本發(fā)明不限于所公開的實施方案。相反，本發(fā)明旨在涵蓋對于本領域的那些技術人員而言 顯而易見的各種修改和相似的排布。因此，所附的權(quán)利要求書的范圍應該符合最廣泛的說 明，以便涵蓋所有這些修改和相似的排布。就所有目的而言，本發(fā)明所引用的所有公開、專 利和專利申請的全部內(nèi)容均以引用方式并入本文。
[0097] 優(yōu)選的是，本發(fā)明所述的所有元素、部件和步驟均被包含在內(nèi)。應該理解的是，這 些元素、部件和步驟的任意一者均可以被其他的元素、部件和步驟替代或全部刪除，這對于 本領域的那些技術人員是顯而易見的。
[0098] 廣義而言，本文公開了以下方面。公開了碳納米管系組合物和制備電池用電極的 方法。公開了用于電池電極的組合物，該組合物引入了碳質(zhì)材料的三維網(wǎng)絡，并且該組合物 包含具有雙峰直徑分布的碳納米管CNT(A)和CNT(B)、石墨烯、炭黑和可任選的其他形式的 碳基糊。
[0099] 觀點
[0100] 下文公開了以下觀點。
[0101] 觀點1. 一種用于電池電極上的導電層的材料組合物，其包含：
[0102] 導電性添加劑，其包含選自由第一直徑的碳納米管CNT(A)、第二直徑的碳納米管 CNT(B)、石墨烯和炭黑構(gòu)成的組中的至少兩種碳質(zhì)材料的三維網(wǎng)絡；
[0103] 電極材料；
[0104] 分散劑；以及
[0105] 聚合物粘合劑；其中在所述材料組合物的成分中，所述聚合物粘合劑為約0. 01重 量份至約0. 05重量份；所述電極材料為約0. 30重量份至0. 90重量份；所述碳質(zhì)材料為約 〇. 〇〇5重量份至約0. 10重量份；并且所述分散劑為約0. 001重量份至約0. 005重量份。
[0106] 觀點2.觀點1所述的材料組合物，其中所述材料組合物的體電阻率為約 0·Olohm-cm至 10ohm-cm〇
[0107] 觀點3.觀點1或2所述的材料組合物，其中所述分散劑選自由聚乙烯吡咯烷酮和 HypermerKD-1構(gòu)成的組，使得所述分散劑在約4. 4伏的電壓下是穩(wěn)定的。
[0108] 觀點4.前述觀點中的任意一項所述的材料組合物，其中所述聚合物粘結(jié)劑為 PVDF〇
[0109] 觀點5.前述觀點中的任意一項所述的材料組合物，其中所述電極材料選自由鋰 鈷氧化物、磷酸鐵鋰、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物、鋰鎳鈷錳復合氧化物、Li-S、鋰鎳鈷鋁氧化 物以及它們的組合所構(gòu)成的組。
[0110] 觀點6.前述觀點中的任意一項所述的材料組合物，其中所述碳質(zhì)材料的三維網(wǎng) 絡包含由小直徑碳納米管CNT(A)構(gòu)成的第一部分、以及由大直徑碳納米管CNT(B)構(gòu)成的 第二部分，使得第一部分CNT(A)與第一部分和第二部分的總重量的重量比值為約0. 50至 約 0. 95。
[0111] 觀點7.前述觀點中的任意一項所述的材料組合物，其中所述碳質(zhì)材料的三維網(wǎng) 絡進一步包含石墨烯，使得石墨烯與所述CNT(A+B)的重量比為約0. 05至約0. 5。
[0112] 觀點8.觀點7所述的材料組合物，其中所述碳質(zhì)材料的三維網(wǎng)絡進一步包含炭 黑，其中所述導電性添加劑的碳質(zhì)成分包含約70重量％ ±10重量％的CNT(A+B)、約20重 量％ ±5重量％的石墨稀、以及約10重量％ ±5重量％的炭黑。
[0113] 觀點9. 一種制備用于電池電極上的導電層的材料組合物的方法，其包括以下步 驟：
[0114] 形成包含碳質(zhì)材料的三維網(wǎng)絡、分散劑和聚合物粘結(jié)劑的第一組合物；
[0115] 將全部所述第一組合物中的所述三維網(wǎng)絡分散于液體介質(zhì)中；
[0116] 將所述第一組合物和所述液體介質(zhì)與電池材料組合物混合，從而制備所述材料組 合物，其中所述第一組合物占所述材料組合物的約〇. 01重量份至約〇. 50重量份；
[0117] 將所述材料組合物涂敷于所述電池電極上；以及
[0118] 除去過量的成分，從而形成電池用電極，使得在除去所述過量的成分以后，所述電 池材料組合物占所述混合組合物的大于約0. 80重量份。
[0119] 觀點10.觀點9所述的方法，其中所述聚合物粘結(jié)劑選自由聚乙烯、聚丙烯、聚酰 胺、聚氨酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、熱塑性聚酯樹脂和它們的混合物構(gòu)成的組，并且所述聚 合物粘結(jié)劑占全部所述材料組合物的小于約10重量％。
[0120] 觀點11.觀點9或觀點10所述的方法，其中所述電池材料組合物選自由鋰、氧、 磷、硫、氮、鎳、鈷、錳、釩、硅、碳、石墨、鋁、鈮、鈦、鋯和鐵構(gòu)成的組。
[0121] 觀點12.觀點9、10或11所述的方法，其中所述碳質(zhì)材料的三維網(wǎng)絡選自由至少 2種不同直徑的碳納米管構(gòu)成的組，使得小直徑CNT(A)與2種直徑的CNT的總重量的重量 比值為約〇. 50至約0. 95。
[0122] 觀點13.觀點12所述的方法，其中所述碳質(zhì)材料的三維網(wǎng)絡進一步包含石墨烯， 使得所述石墨烯與所述2種直徑的CNT的總重量的重量比值為約0. 05至0. 5。
[0123] 觀點14.觀點13所述的材料組合物，其中所述碳質(zhì)材料的三維網(wǎng)絡進一步包含炭 黑，使得在所述總重量中，2種直徑的CNT的含量為約70% ±10%、石墨烯的含量為約20% ±5%、并且炭黑的含量為約10% ±5%。
[0124] 觀點15.觀點9-14的任意一項所述的方法，其中所述分散劑選自由聚乙烯吡咯 烷酮（PVP)、聚磺化苯乙烯（PSS)、聚苯乙炔（PAA)、聚間亞苯亞乙烯（PmPV)、聚吡咯（PPy)、 聚對苯撐苯并二廳唑（ΡΒ0)、天然聚合物、含水溶液中的兩性材料、脂肪族陰離子表面活性 劑、十二烷基硫酸鈉（SDS)、環(huán)脂肽生物表面活性劑、表面活性蛋白、水溶性聚合物、羧甲基 纖維素、羥乙基纖維素、聚乙烯醇（PVA)、十二烷基硫酸鈉（SDS)、N-甲基吡咯烷酮、聚氧乙 烯表面活性劑、聚偏氟乙烯（PVDF)、羧甲基纖維素（CMC)、羥乙基纖維素（HEC)、聚丙烯酸 (PAA)、聚氯乙烯（PVC)和它們的組合所組成的組，使得所述分散劑在約4.4伏的電壓下是 穩(wěn)定的。
【主權(quán)項】
1. 一種用于電池電極上的導電層的材料組合物，其包含： 導電性添加劑，其包含選自由第一直徑的碳納米管CNT(A)、第二直徑的碳納米管 CNT(B)、石墨烯和炭黑構(gòu)成的組中的至少兩種碳質(zhì)材料的三維網(wǎng)絡； 電極材料； 分散劑；以及 聚合物粘合劑；其中在所述材料組合物的成分中，所述聚合物粘合劑為約〇. 01重量份 至約0. 05重量份；所述電極材料為約0. 30重量份至0. 90重量份；所述碳質(zhì)材料為約0. 005 重量份至約〇. 10重量份；并且所述分散劑為約〇. 〇〇1重量份至約〇. 005重量份。2. 權(quán)利要求1所述的材料組合物，其中所述材料組合物的體電阻率為約0.0 lohm-cm至 10ohm-cm〇3. 權(quán)利要求1所述的材料組合物，其中所述分散劑選自由聚乙烯吡咯烷酮和Hypermer KD-1構(gòu)成的組，使得所述分散劑在約4. 4伏的電壓下是穩(wěn)定的。4. 權(quán)利要求1所述的材料組合物，其中所述聚合物粘結(jié)劑為PVDF。5. 權(quán)利要求1所述的材料組合物，其中所述電極材料選自由鋰鈷氧化物、磷酸鐵鋰、鋰 鎳氧化物、鋰錳氧化物、鋰鎳鈷錳復合氧化物、Li-S、鋰鎳鈷鋁氧化物以及它們的組合所構(gòu) 成的組。6. 權(quán)利要求1所述的材料組合物，其中所述碳質(zhì)材料的三維網(wǎng)絡包含由小直徑碳納米 管CNT (A)構(gòu)成的第一部分、以及由大直徑碳納米管CNT (B)構(gòu)成的第二部分，使得第一部分 CNT(A)與第一部分和第二部分的總重量的重量比值為約0. 50至約0. 95。7. 權(quán)利要求1所述的材料組合物，其中所述碳質(zhì)材料的三維網(wǎng)絡進一步包含石墨烯， 使得石墨烯與所述CNT(A+B)的重量比為約0. 05至約0. 5。8. 權(quán)利要求7所述的材料組合物，其中所述碳質(zhì)材料的三維網(wǎng)絡進一步包含炭黑，其 中所述導電性添加劑的碳質(zhì)成分包含約70重量％ ±10重量^^^CNT(A+B)、約20重量％ ±5重量％的石墨稀、以及約10重量％ ±5重量％的炭黑。9. 一種制備用于電池電極上的導電層的材料組合物的方法，其包括以下步驟： 形成包含碳質(zhì)材料的三維網(wǎng)絡、分散劑和聚合物粘結(jié)劑的第一組合物； 將全部所述第一組合物中的所述三維網(wǎng)絡分散于液體介質(zhì)中； 將所述第一組合物和所述液體介質(zhì)與電池材料組合物混合，從而制備所述材料組合 物，其中所述第一組合物占所述材料組合物的約〇. 01重量份至約〇. 50重量份； 將所述材料組合物涂敷于所述電池電極上；以及 除去過量的成分，從而形成電池用電極，使得在除去所述過量的成分以后，所述電池材 料組合物占所述混合組合物的大于約0. 80重量份。10. 權(quán)利要求9所述的方法，其中所述聚合物粘結(jié)劑選自由聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚 氨酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、熱塑性聚酯樹脂和它們的混合物構(gòu)成的組，并且所述聚合物 粘結(jié)劑占全部所述材料組合物的小于約10重量％。11. 權(quán)利要求9所述的方法，其中所述電池材料組合物選自由鋰、氧、磷、硫、氮、鎳、鈷、 錳、釩、硅、碳、石墨、鋁、鈮、鈦、鋯和鐵構(gòu)成的組。12. 權(quán)利要求9所述的方法，其中所述碳質(zhì)材料的三維網(wǎng)絡選自由至少2種不同直徑 的碳納米管構(gòu)成的組，使得小直徑CNT (A)與2種直徑的CNT的總重量的重量比值為約0. 50 至約0. 95。13. 權(quán)利要求12所述的方法，其中所述碳質(zhì)材料的三維網(wǎng)絡進一步包含石墨烯，使得 所述石墨烯與所述2種直徑的CNT的總重量的重量比值為約0. 05至0. 5。14. 權(quán)利要求13所述的方法，其中所述碳質(zhì)材料的三維網(wǎng)絡進一步包含炭黑，使得在 所述總重量中，2種直徑的CNT的含量為約70% ±10%、石墨烯的含量為約20% ±5%、并 且炭黑的含量為約10% ±5%。15. 權(quán)利要求9所述的方法，其中所述分散劑選自由聚乙烯吡咯烷酮（PVP)、聚磺化苯 乙烯（PSS)、聚苯乙炔（PAA)、聚間亞苯亞乙烯（PmPV)、聚吡咯（PPy)、聚對苯撐苯并二|§| 唑（PBO)、天然聚合物、含水溶液中的兩性材料、脂肪族陰離子表面活性劑、十二烷基硫酸鈉 (SDS)、環(huán)脂肽生物表面活性劑、表面活性蛋白、水溶性聚合物、羧甲基纖維素、羥乙基纖維 素、聚乙烯醇（PVA)、十二烷基硫酸鈉（SDS)、N-甲基吡咯烷酮、聚氧乙烯表面活性劑、聚偏 氟乙烯（PVDF)、羧甲基纖維素（CMC)、羥乙基纖維素（HEC)、聚丙烯酸（PAA)、聚氯乙烯（PVC) 和它們的組合所組成的組，使得所述分散劑在約4. 4伏的電壓下是穩(wěn)定的。
【專利摘要】本發(fā)明公開了碳納米管基組合物以及制造電池用電極的方法。本發(fā)明公開了用于電池電極的組合物，其中引入了碳質(zhì)材料的三維網(wǎng)絡，所述碳質(zhì)材料的三維網(wǎng)絡包含具有雙峰直徑分布的碳納米管CNT(A)和CNT(B)、石墨烯、炭黑以及可任選的其他形式的碳基糊。通過本發(fā)明的組合物，電池的性能得到了增強。
【IPC分類】H01M4/38
【公開號】CN105280904
【申請?zhí)枴緾N201410776582
【發(fā)明人】J·馬, Y·張, C·邢, O·毛
【申請人】天奈科技有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年12月15日