專利名稱：一種導電粘合劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明是一種用于電池電極制備的導電粘合劑及其制備方法。
目前測定電池活性物質的性能都是采用在活性物質中摻入一定量能導電的物質如乙炔黑作為導電體，并加入如聚四氟乙烯、聚乙烯醇、或羧甲基纖維素等粘合劑后形成電極或再作成實效電池，然后測試其放電性能來評價活性物質的性能和電極的性能，但是從做電池至測試約需數(shù)天時間。導電粘合劑的制備曾由日本HNOguchi等人提出過制備方法，該方法的缺點是導電物僅用乙炔黑，并用甲醇作乙炔黑在聚四氟乙烯懸濁水溶液中的分散劑，致使制備過程有毒性，而且僅用乙炔黑為導電物使導電粘合劑不能廣泛制備各種電池的電極的制備和測試，從而限制了它的應用范圍。
本發(fā)明的目的是尋求一種制備時無毒且使用簡捷廣泛的導電粘合劑及其制備方法。
本發(fā)明的導電粘合劑主要由導電物和聚四氟乙烯組成，導電物為石墨粉，或炭黑，或炭黑與石墨粉的混合物，炭黑主要是乙炔黑、輕質噴霧炭黑等。聚四氟乙烯在導電物中的含量為5～80％(wt％)，而導電物中的炭黑與石墨粉混合物可根據(jù)使用需要混合比例為1～99％(wt％)。石墨粉的導電性能好，表面積小，而炭黑表面積大，吸液量好，根據(jù)使用需要適當調整兩者比例，可以得到預期的使用效果。
本發(fā)明的導電粘合劑的制備方法用濃度為50～60％(wt％)的聚四氟乙烯懸濁水溶液加到攪拌中的含量為50～95％的乙醇水溶液中，繼續(xù)攪拌數(shù)分鐘，一般2～5分鐘至聚四氟乙烯均勻地分散在乙醇水溶液中即可，然后在攪拌下加入石墨粉，或炭黑，或炭黑和石墨粉的混合物，繼續(xù)攪拌數(shù)分鐘，一般5～10分鐘即可，然后加熱至90～105℃繼續(xù)攪拌至干燥，或在110～120℃溫度下干燥12～24小時，直至水和乙醇蒸發(fā)干燥為止。上述炭黑和石墨粉混合物的比例可以是1～99％(wt％)，視實際需要而調節(jié)，若要測試MnO2活性材料電性能時，要用以炭黑為主的導電物；使活性物質被分散性能好而測試Li—MnO2電池電極時，兩者混合比例可相當測鋰電池時要用以石墨粉為主的導電物。在此范圍內，制得的產品性能都能符合使用需要。聚四氟乙烯在導電粘合劑中的含量為5～80％(wt％)為宜。乙醇的含量、用量可根據(jù)工作條件適當改變，對導電粘合劑性能無影響，用量多少主要以導電物在溶液中能分散為準。
本發(fā)明的制備方法中更為合適的含量是聚四氟乙烯在導電粘合劑中含量占5～40％(wt％)。這樣的含量既考慮了制成導電粘合劑的導電性，又兼顧了粘合劑的粘結性能，是一種較佳的導電物和粘合劑的含量比例。
本發(fā)明的導電粘合劑已應用于電池的正、負極材料的電性能檢測，如堿性電池中的正極材料電解二氧化錳(EMD)，化學二氧化錳(CMO)，Ni(OH)2，負極材料氫金屬化合物(MH)等，及鋰電池的正極材料MnO2，LixCoO2，LixNiO2，LixCoNiO4，LixV3O3等的檢測。用本發(fā)明的導電粘合劑檢測時，所用材料少，電極制作簡單，只需一步加入到活性物質中混合壓結形成電極即可，且這樣簡單的制作使電極的均一性得到提高。例如，測試MnO2性能時，只需將本發(fā)明的導電粘合劑摻入MnO2中，做成電極放電，MnO2用量很少，放電電流大，從電極制備至測出放電容量只需10小時左右，因此可達到快速、直接、有效地評價MnO2電性能的目的，而常規(guī)的方法做成實效電池至放電容量數(shù)據(jù)需4天時間。而且該導電粘合劑本身也可作電池的炭電極。
由此看來，該導電粘合劑有較好的導電能力，使活性物質用量少，并能以較大電流進行工作，大大縮短了測試時間，提高了測試效率，并且有可能用于實用電池中電極的添加，如鋰/二氧化錳電池中的MnO2電極制備。
本發(fā)明制備時采用乙醇作導電物在聚四氟乙烯懸濁水溶液中的分散劑，大大降低了制備時毒性，減輕了勞動保護負擔。
實施例一1.8g聚四氟乙烯(60％)懸濁液加入攪拌下的約50ml乙醇(95％)中5分鐘待液體均一后，再加入2g乙炔黑，仍攪拌5分鐘后進行干燥，這樣制得含有35％聚四氟乙烯的乙炔黑導電粘合劑。
實施例二、0.83g聚四氟乙烯(60％)懸濁液加入在攪拌下的約50ml乙醇(95％)中5分鐘，待液體均一后，再加入2g乙炔黑石墨粉混合物(兩者重量1∶1)，仍攪拌5分鐘后進行干燥，這樣制得20％聚四氟乙烯的乙炔黑石墨粉導電粘合劑。
實施例三0.3g聚四氟乙烯(60％)懸濁液加入攪拌下約50ml乙醇(95％)中5分鐘，待液體均一后，再加入2g石墨粉，仍攪拌5分鐘后進行干燥，這樣制得10％聚四氟乙烯的石墨粘合劑。
上述實施例中干燥方法A、B均可A、加熱90～105℃攪拌干燥B、在110～120℃加12～24小時干燥。
權利要求
1.一種用于電池電極制備的導電粘合劑，由導電物、聚四氟乙烯組成，其特征在于該導電粘合劑中導電物為石墨粉，或炭黑，或炭黑與石墨粉的混合物，其中制成的導電粘合劑中聚四氟乙烯的含量為5～80％(wt％)；炭黑與石墨粉的混合物中，混合比例為1～99％(wt％)。
2.一種導電粘合劑的制備方法，其特征在于以一定含量的聚四氟乙烯懸濁水溶液加到攪拌的乙醇水溶液中，并繼續(xù)攪拌數(shù)分鐘，至聚四氟乙烯均勻地分散在乙醇水溶液中，然后在攪拌下加入導電物，攪拌數(shù)分鐘，加熱至110～120℃干燥12～24小時，或者加熱至90～105℃攪拌至干燥，其中(1)導電物可以是炭黑或石墨粉，或炭黑與石墨粉的混合物，該混合物的比例1～99％(wt％)；(2)聚四氟乙烯懸濁水溶液濃度為50～60％(wt％)；(3)乙醇水溶液含量為50～95％；(4)聚四氟乙烯在導電粘合劑中的含量為5～80％(wt％)
3.根據(jù)權利要求2所述的導電粘合劑的制備方法，其特征在于更為合適的導電粘合劑中聚四氟乙烯的含量為5～40％(wt％)，
全文摘要
本發(fā)明是一種導電粘合劑，主要用于電池正、負極制備和活性材料的電性能測試?，F(xiàn)有的電池電極制備通常用在電池活性物質材料中加入導電物，如炭黑，粘合劑，如聚四氟乙烯三者同時混合制得電極。制作過程中使用甲醇也帶來了毒性。本發(fā)明用導電物是炭黑、或石墨粉、或炭黑與石墨粉的混合物和聚四氟乙烯作粘合劑制得具導電和粘合共同作用的導電粘合劑。制作中用乙醇作導電物在聚四氟乙烯懸濁水溶液中的分散劑。該導電粘合劑可用于快速、直接測試電極性能。
文檔編號C09J9/02GK1122819SQ95113318
公開日1996年5月22日 申請日期1995年10月27日 優(yōu)先權日1995年10月27日
發(fā)明者李誠芳 申請人:復旦大學