一种安全型三元电池正极片的制造方法技术

本发明专利技术提出一种安全型三元电池正极片的制造方法，包括步骤：将三元材料与粘结剂、导电剂和有机溶剂进行混合打浆，制成稳定的浆料，在浆料中加入纳米化粉碎的聚丙烯和/或聚乙烯；将浆料涂布在铝箔带上，并进行烘干、辊压和切片，制成正极极片。本发明专利技术方法所制备的正极极片，可以有效地防止电池内短路情况的发生，从而在设计源头最大化解决三元电池的安全隐患问题。通过PP、PE的加入，使得电池即便发生内短路情况，也不会使电池温度持续上升继而发生热失控的现象，从而解决一直以来困扰行业的安全性问题。此外，本技术还可提升电池的循环寿命及高温存储寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种安全型三元电池正极片的制造方法
本专利技术属于电池材料领域，具体涉及一种三元电池材料的制备方法。
技术介绍
三元电池因其具有高能量密度、高工作电压、使用寿命长、无记忆效应、续航里程长等优点，近年来成为人们关注的焦点，在动力电池领域，三元材料正强势崛起，三元材料可以同时有效克服钴酸锂材料成本过高、锰酸锂材料稳定性不高、磷酸铁锂容量低等问题，具有价格优势。三元电池的核心技术是电池正极片的制造。正极极片可以用PVDF(聚偏四氟乙烯)或水溶性粘接剂作为粘接剂，加入导电剂和活性物质后，制成浆料，涂布在铝箔上制成。正极极片传统的操作工艺是：先制作三元电池的正极活性物质材料即镍钴锰酸锂，再进行烘干、配料、制浆、涂布，再经过烘干、压实、裁片等一系列加工制成极片。尽管三元电池有如此多的优势，但安全性是其发展的最大短板，其高温稳定性差，导致三元电池还不能大规模进入动力电池领域，目前三元材料的安全性是一个行业难题。如何有效解决三元电池的安全隐患，避免电池在内短路时发生热失控现象，已成为国内外各个企业亟需解决的问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，本专利技术提供一种安全型三元电池正极片的制造方法，在设计源头最大化解决三元电池的安全隐患问题。本专利技术的另一目的是提出所述制造方法制得的三元材料正极片。(二)技术方案实现本专利技术目的的技术方案为：一种安全型三元电池正极片的制造方法，包括步骤：S1：将三元材料与粘结剂、导电剂和有机溶剂进行混合打浆，制成稳定的浆料；S2：在浆料中加入纳米化粉碎的PP(聚丙烯)和/或PE(聚乙烯)；S3：将浆料涂布在铝箔带上，并进行烘干、辊压和切片，制成正极极片。其中，在S1中，所述浆料中各成分的重量百分比为：三元材料40％～70％；粘结剂1％～10％；导电剂0.5％～6％；有机溶剂25％～51％。其中，所述三元材料为镍钴锰或镍钴铝三元材料，所述粘结剂为聚偏氟乙烯，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、水中的一种或多种。其中，所述导电剂为超级碳黑、导电碳黑、碳纤维或碳纳米管中的一种或多种。其中，在S2中，所述纳米化粉碎的聚丙烯和聚乙烯颗粒粒径在100nm内。其中，所述纳米化粉碎为：按高密度聚丙烯或聚乙烯质量计，将1％-8％活化后的有机蒙脱土和相容剂，1％-8％的羧酸，同高密度聚丙烯或聚乙烯在150-200℃温度下熔融共混；挤出造粒，即可得纳米化聚丙烯或聚乙烯。其中，所述相容剂为环状酸酐，选自马来酸酐或邻苯二甲酸酐，所述有机蒙脱土为酸活化的有机蒙脱土。有机蒙脱土的活化采用已有的酸活化方法：先将蒙脱石矿土用20倍质量的净化水搅拌充分浸泡10小时，待其充分膨胀后，边搅拌边使溶液经200目振动筛进行筛分，从而分离出大颗粒杂质矿土，常温下加入0.8％碳酸钠溶液及用浓硫酸调节pH＝6.5，在分散机中搅拌3h。优选地，步骤S2中，浆料中加入的PP和PE重量百分比为1％～5％，聚丙烯和聚乙烯的比例为0.5～2：1。或，步骤S2中，浆料中加入重量百分比为1％～5％的聚丙烯或聚乙烯。本专利技术所述制造方法制得的三元材料正极片。(三)有益效果本专利技术的有益效果在于：本专利技术方法所制备的正极极片，可以有效地防止电池内短路情况的发生，从而在设计源头最大化解决三元电池的安全隐患问题。通过PP、PE的加入，使得电池即便发生内短路情况，也不会使电池温度持续上升继而发生热失控的现象，从而解决一直以来困扰行业的安全性问题。此外，本技术还可提升电池的循环寿命及高温存储寿命。附图说明图1为本专利技术电池正极极片制造方法步骤图；图2为本专利技术电池发生内短路保护原理图。具体实施方式现以以下实施例来说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例中使用的手段，如无特别说明，均使用本领域常规的手段。如图1所示，本专利技术提供一种电池正极极片制造方法，包括以下步骤：S1：将三元材料与粘结剂、导电剂和有机溶剂进行混合打浆，制成稳定的浆料；S2：在浆料中加入一定量经特殊加工的PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)；S3：将浆料涂布在铝箔带上，并进行烘干、辊压和切片，制成正极极片。其中，在S1中，三元材料的重量百分比为：40％～70％；粘结剂为聚偏氟乙烯，其重量百分比为：1％～10％；导电剂的重量百分比为：0.5％～6％；有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮，其重量百分比为：25％～51％。所述导电剂为超级碳黑、导电碳黑、碳纤维或碳纳米管中的一种或多种。其中，在S2中，所述特殊加工为纳米化粉碎，即颗粒粒径三个维度均在100nm内，加入的PP、PE重量百分比为1％～5％，并且所述PP、PE可在S1中任一工序内加入。实施例1在本实施例中，首先将镍钴锰三元70Kg、粘结剂PVDF10Kg，导电剂5Kg，有机溶剂NMP40Kg，PP、PE各1Kg，混合成均匀的浆料，浆料搅拌时间为10小时。将浆料用涂布机在集流体铝箔带上涂布。将涂布好的正极极片烘干，进行辊压和切片即得到所需正极片。其中所述镍钴锰三元材料为LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。所述导电剂为导电碳黑。所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮，所述粘结剂为聚偏氟乙烯。所述PP、PE经纳米化粉碎。PP的纳米化粉碎的操作为：以高密度聚丙烯质量计，将8％活化后的有机蒙脱土)和2％相容剂(马来酸酐)，4％甲酸，同高密度聚丙烯在高温下(160℃)熔融共混；挤出造粒，用扫描电子显微镜检测颗粒尺寸，得到纳米化聚丙烯。纳米化聚乙烯(PE)的原料为高密度聚乙烯。操作同PP的纳米化粉碎。实施例2在本实施例中，首先将镍钴锰三元70Kg、粘结剂PVDF10Kg，导电剂5Kg，有机溶剂NMP40Kg，PP2Kg，混合成均匀的浆料，浆料搅拌时间为10小时。将浆料用涂布机在集流体铝箔带上涂布。将涂布好的正极极片烘干，进行辊压和切片即得到所需正极片。其中所述镍钴锰三元材料为LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。所述导电剂为导电碳黑。所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮，所述粘结剂为聚偏氟乙烯。PP、PE的尺寸及制备同实施例1。实施例3在本实施例中，首先将镍钴锰三元70Kg、粘结剂PVDF10Kg，导电剂5Kg，有机溶剂NMP40Kg，PE2Kg，混合成均匀的浆料，浆料搅拌时间为10小时。将浆料用涂布机在集流体铝箔带上涂布。将涂布好的正极极片烘干，进行辊压和切片即得到所需正极片。其中所述镍钴锰三元材料为LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。所述导电剂为导电碳黑。所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮，所述粘结剂为聚偏氟乙烯。PP、PE的尺寸及制备同实施例1。实施例4在本实施例中，首先将镍钴锰三元70Kg、粘结剂PVDF10Kg，导电剂5Kg，有机溶剂NMP40Kg，PP0.5Kg、PE0.5Kg，混合成均匀的浆料，浆料搅拌时间为10小时。将浆料用涂布机在集流体铝箔带上涂布。将涂布好的正极极片烘干，进行辊压和切片即得到所需正极片。其中所述镍钴锰三元材料为LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。所述导电剂为导电碳黑。所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮，所述粘结剂为聚偏氟乙烯。PP、PE的尺寸及制备同实施例1。实施例5一种包含实施例1-4的正极极片的锂离子电池，该动力的锂离子电池包括：壳体、正极、负极、隔膜和电解液，正极采用实施例1中提供的正极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种安全型三元电池正极片的制造方法，其特征在于，包括步骤：S1：将三元材料与粘结剂、导电剂和有机溶剂进行混合打浆，制成稳定的浆料；S2：在浆料中加入纳米化粉碎的聚丙烯和/或聚乙烯；S3：将浆料涂布在铝箔带上，并进行烘干、辊压和切片，制成正极极片。

【技术特征摘要】
1.一种安全型三元电池正极片的制造方法，其特征在于，包括步骤：S1：将三元材料与粘结剂、导电剂和有机溶剂进行混合打浆，制成稳定的浆料；S2：在浆料中加入纳米化粉碎的聚丙烯和/或聚乙烯；S3：将浆料涂布在铝箔带上，并进行烘干、辊压和切片，制成正极极片。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在S1中，所述浆料中各成分的重量百分比为：三元材料40％～70％；粘结剂1％～10％；导电剂0.5％～6％；有机溶剂25％～51％。3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述三元材料为镍钴锰或镍钴铝三元材料，所述粘结剂为聚偏氟乙烯，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、水中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述导电剂为超级碳黑、导电碳黑、碳纤维或碳纳米管中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗立卜，郑淑芬，贾跃祥，杨慧敏，
申请(专利权)人：北京鼎能开源电池科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11