一种正极浆料及其制备方法、锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种正极浆料，包括93～97.5重量份的钴酸锂材料、1.5～2.5重量份的导电剂、1.5～3重量份的粘结剂、0.1～0.5重量份的纳米三氧化二铝以及溶剂。本发明专利技术在锂离子电池的多种影响因素中，首先从正极浆料的成分和比例入手，在正极浆料中添加纳米Al2O3，可有效起到隔热，绝缘的作用，提高电池的安全性能；而且钴酸锂与纳米Al2O3形成固溶体，能稳定晶格，提高电池的倍率性能和循环性能；同时纳米Al2O3包覆在钴酸锂上，可提高热稳定性，提高循环能力和耐过充能力，抑制氧的生成和LiPF6的分解，可减少钴酸锂与电解液接触，减少容量损失，从而提高容量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池材料
，涉及一种正极浆料及其制备方法、锂离子电池，尤其涉及一种钴酸锂正极浆料及其制备方法、锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池具有工作电压高、比能量高、循环寿命长、重量轻、白放电少、无记忆效应与性能价格比高等优点，己成为高功率电动车辆、人造卫星、航空航天等领域可充式电源的主要选择对象。因此锂离子电池及其相关材料成为科研人员的研究热点。正极材料是锂离子电池关键材料之一，决定着锂离子电池的性能。而目前限制锂离子动力电池能量密度、功率密度、循环寿命及安全性的最大瓶颈在于正极技术。钴酸锂(LiCoO2)作为锂离子电池正极材料的先驱，是锂离子电池中一种较好的正极材料，具有工作电压高、放电平稳、比能量高以及循环性能好等优点，其电化学性能优越，如每循环一周期容量平均衰减小于0.05％，首次放电比容量大于135mAh/g，3.6V初次放电平台比率大于85％等等；加工性能优异，如振实密度大，有助于提高电池体积比容量，产品性能稳定，一致性好等等。因而钴酸锂适合大流量放电和锂离子的嵌入和脱出，在锂离子电池中得到率先使用。钴酸锂电池具有良好的电化学性能和储能特性，尤其是在小型消费品电池领域中具有重要应用，成为了一些便携电子设备的电源首选，由于消费类电子产品市场的迅速发展，钴酸锂也是锂电池正极材料中销售量占比最大的材料。为了在更小的空间释放出更高的容量，钴酸锂正朝着高电压，高压实密度的方向发展。但在实际应用中，钴酸锂材料也存在两个方面的问题：(1)由于深度脱嵌锂材料的结构容易破坏。在锂离子电池充放电过程中，锂离子在正负极材料中反复嵌入与脱嵌，使普遍采用的正极活性材料钴酸锂的结构在多次收缩和膨胀后发生改变，同时导致钴酸锂发生层间松动而脱落，使内阻增大，导致电化学比容量减小。(2)正极表面的高氧化电位会加速电解液的分解。高电压能够将更多的锂离子从晶体结构中脱出，使电池的容量增大，但锂的大量脱出会因为结构的破坏而影响电池的循环性能和安全性能。尤其在高电压充放电条件下，钴酸锂的循环性能变差，容量衰减快的主要原因是高脱锂状态材料相变、晶格失氧，造成结构不稳定；材料与电解液发生反应造成钴的溶解等因素造成的。目前钴酸锂电池的循环性能变差，稳定性能变差等缺陷，已经日益限制了钴酸锂材料，克服其存在的缺陷，已成为业内众多研发型生产企业广泛关注的焦点之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种正极浆料及其制备方法、锂离子电池，含有本专利技术制备的正极浆料的钴酸锂电池，具有更好循环性能和稳定性。本专利技术提供了一种正极浆料，包括：溶剂。优选的，所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、石墨烯、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、碳纳米管和SuperP中的一种或多种；所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯和丁苯乳胶中的一种或多种；所述溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、丙酮和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种；所述正极浆料的固含量为50％～75％。优选的，所述正极浆料包括：94～96.5重量份的钴酸锂材料；1.7～2.3重量份的KS-6和SuperP；1.8～2.5重量份为PVDF；0.3～0.5重量份的纳米三氧化二铝。本专利技术提供了一种正极浆料的制备方法，包括以下步骤：A)将粘结剂和溶剂进行自转公转搅拌混合后，得到胶料；B)将导电剂、纳米三氧化二铝和溶剂进行第二次自转公转搅拌混合，再加入上述步骤制备的胶料和钴酸锂材料进行第三次自转公转搅拌混合后，得到正极浆料。优选的，所述步骤A)具体为：A1)将60％～70％的粘结剂和溶剂先进行自转公转搅拌混合后，得到一段混合物；A2)将上述步骤得到的一段混合物与30％～40％的粘结剂再次进行自转公转搅拌混合后，得到胶料。优选的，所述步骤A1)具体为：将60％～70％的粘结剂和溶剂分别在第一自转公转、第二自转公转和第三自转公转条件下搅拌混合，得到一段混合物；所述步骤A2)具体为：向上述步骤得到的一段混合物加入30％～40％的粘结剂，分别在第四自转公转、第五自转公转和第六自转公转条件下搅拌混合，得到胶料。优选的，所述第一自转公转的公转转速为5～15r/min；所述第一自转公转的自转转速为500～800r/min；所述第一自转公转的时间为10～20min；所述第二自转公转的公转转速为15～25r/min；所述第二自转公转的自转转速为1200～1500r/min；所述第二自转公转的时间为20～30min；所述第三自转公转的公转转速为25～35r/min；所述第三自转公转的自转转速为2000～2500r/min；所述第三自转公转的时间为60～100min；所述第四自转公转的公转转速为5～15r/min；所述第四自转公转的自转转速为500～800r/min；所述第四自转公转的时间为10～20min；所述第五自转公转的公转转速为15～25r/min；所述第五自转公转的自转转速为1200～1500r/min；所述第五自转公转的时间为20～30min；所述第六自转公转的公转转速为25～35r/min；所述第六自转公转的自转转速为2000～2500r/min；所述第六自转公转的时间为120～150min；所述第三自转公转在真空条件下进行；所述第六自转公转在真空条件下进行。优选的，所述步骤B)具体为：B1)将导电剂、纳米三氧化二铝和溶剂分别在第七自转公转和第八自转公转条件下搅拌混合，得到预混合物；所述第七自转公转的公转转速为15～25r/min；所述第七自转公转的自转转速为500～800r/min；所述第七自转公转的时间为10～20min；所述第八自转公转的公转转速为20～30r/min；所述第八自转公转的自转转速为800～1500r/min；所述第八自转公转的时间为30～50min；所述第八自转公转在真空条件下进行；B2)将预混合物、胶料和钴酸锂材料进行第三次自转公转搅拌混合后，得到正极浆料。优选的，所述步骤B2)具体为：将预混合物和30％～40％的胶料分别在第九自转公转和第十自转公转条件下搅拌混合，得到初级混合物；然后向上述步骤得到的中级混合物中，先加入53％～61％的钴酸锂材料在第十一自转公转条件下搅拌混合，再加入24％～33％的钴酸锂材料在第十二自转公转条件下搅拌混合，再加入10％～18％的钴酸锂材料分别在第十三自转公转和第十四自转公转条件下搅拌混合，得到中级混合物；最后向上述步骤得到的中级混合物中加入60％～70％的胶料分别在第十五自转公转、第十六自转公转、第十七自转公转和第十八自转公转条件下搅拌混合，得到正极浆料；所述第九自转公转的公转转速为15～25r/min；所述第九自转公转的自转转速为500～800r/min；所述第九自转公转的时间为5～10min；所述第十自转公转的公转转速为25～35r/min；所述第十自转公转的自转转速为2000～2500r/min；所述第十自转公转的时间为30～60min；所述第十一自转公转的公转转速为15～25r/min；所述第十一自转公转的自转转速为800～1000r/min；所述第十一自转公转的时间为5～10min；所述第十二自转公转的公转转速为10～20r/min；所述第十二自转公转的自转转速为8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极浆料，其特征在于，包括：

【技术特征摘要】
1.一种正极浆料，其特征在于，包括：2.根据权利要求1所述的正极浆料，其特征在于，所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、石墨烯、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、碳纳米管和SuperP中的一种或多种；所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯和丁苯乳胶中的一种或多种；所述溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、丙酮和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种；所述正极浆料的固含量为50％～75％。3.根据权利要求2所述的正极浆料，其特征在于，所述正极浆料包括：94～96.5重量份的钴酸锂材料；1.7～2.3重量份的KS-6和SuperP；1.8～2.5重量份为PVDF；0.3～0.5重量份的纳米三氧化二铝。4.一种正极浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A)将粘结剂和溶剂进行自转公转搅拌混合后，得到胶料；B)将导电剂、纳米三氧化二铝和溶剂进行第二次自转公转搅拌混合，再加入上述步骤制备的胶料和钴酸锂材料进行第三次自转公转搅拌混合后，得到正极浆料。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)具体为：A1)将60％～70％的粘结剂和溶剂先进行自转公转搅拌混合后，得到一段混合物；A2)将上述步骤得到的一段混合物与30％～40％的粘结剂再次进行自转公转搅拌混合后，得到胶料。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A1)具体为：将60％～70％的粘结剂和溶剂分别在第一自转公转、第二自转公转和第三自转公转条件下搅拌混合，得到一段混合物；所述步骤A2)具体为：向上述步骤得到的一段混合物加入30％～40％的粘结剂，分别在第四自转公转、第五自转公转和第六自转公转条件下搅拌混合，得到胶料。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一自转公转的公转转速为5～15r/min；所述第一自转公转的自转转速为500～800r/min；所述第一自转公转的时间为10～20min；所述第二自转公转的公转转速为15～25r/min；所述第二自转公转的自转转速为1200～1500r/min；所述第二自转公转的时间为20～30min；所述第三自转公转的公转转速为25～35r/min；所述第三自转公转的自转转速为2000～2500r/min；所述第三自转公转的时间为60～100min；所述第四自转公转的公转转速为5～15r/min；所述第四自转公转的自转转速为500～800r/min；所述第四自转公转的时间为10～20min；所述第五自转公转的公转转速为15～25r/min；所述第五自转公转的自转转速为1200～1500r/min；所述第五自转公转的时间为20～30min；所述第六自转公转的公转转速为25～35r/min；所述第六自转公转的自转转速为2000～2500r/min；所述第六自转公转的时间为120～150min；所述第三自转公转在真空条件下进行；所述第六自转公转在真空条件下进行。8.根据权利要求4～7任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B)具体为：B1)将导电剂、纳米三氧化二铝和溶剂分别在第七自转公转和第八自转公转条件下搅拌混合，得到预混合物；所述第七自转公转的公转转速为15～25r/min；所述第七自转公转的自转转速为500～800r/min；所述第七自转公转的时...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文华，钟宽，陈阳，李乾乾，李影，田静，吉纯，曾庆苑，段科，钟署亮，王晋，蒋世用，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44