一种含石墨烯复合粉末的钴酸锂正极浆料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含石墨烯复合粉末制作的钴酸锂正极浆料，其由活性材料钴酸锂、导电炭黑、石墨烯复合粉末及聚偏氟乙烯粘结剂组合而成；所述活性材料钴酸锂、导电炭黑、石墨烯复合粉末及聚偏氟乙烯粘结剂的质量分数比为：97.3:0.5:0.5:1.7。本发明专利技术的正极配方，添加了石墨烯复合粉末，通过在正极制浆过程中添加该产品，可有效的利用石墨烯的优异导电性和柔性二维薄片结构，在正极材料内部形成优异的三维导电网络，从而显著提高电池的导电性，因此可有效降低电池内阻、充分发挥正极材料克容量、大幅提升倍率充放性能和循环稳定性，同时，在保证电池各项性能指标情况下，有助于提高配方中活性成分的比例，提升电池能量密度。

Cobalt acid lithium anode slurry containing graphene composite powder and preparation method thereof

The invention relates to a graphene containing composite powder made of lithium cobalt oxide cathode slurry, which is composed of active material of lithium cobalt oxide, conductive carbon black, graphite composite powder and PVDF binder combinations; the active material of lithium cobalt oxide, conductive carbon black, graphite composite powder and PVDF binder the mass fraction ratio of 97.3:0.5:0.5:1.7. Positive formula of the present invention, adding graphene composite powder by adding the product in the anode process of graphene can be excellent conductivity and effective use of flexible 2D sheet, forming a three-dimensional conductive network excellent in conductivity of cathode material inside, thereby significantly improving the battery, so the battery can be effectively reduced give full play to the role of internal resistance, capacity, greatly enhance the cathode materials of G charge discharge performance and cycle stability, at the same time, to ensure the performance of the battery case, help to improve the active ingredients in the formulation proportion, improve the energy density of battery.

【技术实现步骤摘要】
一种含石墨烯复合粉末的钴酸锂正极浆料及其制备方法
本专利技术涉及锂离子二次电池
，尤其涉及一种含石墨烯复合粉末制作的钴酸锂正极浆料及其制备方法。
技术介绍
传统的钴酸锂锂离子电池正极导电剂均采用导电炭黑或导电石墨或碳纳米管，然后加入粘结剂和溶剂，经涂布、辊压工序制作成正极片。此种配方制作的正极片，做成电池后，内阻偏大，循环稳定性不高，而且电池能量密度不高。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种锂离子电池正极浆料以及其制作方法，提高锂离子电池正极材料的导电性和电池的循环性能，并且提高电池能量密度。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种含石墨烯复合粉末的钴酸锂正极浆料，其由活性材料钴酸锂、导电炭黑、石墨烯复合粉末、聚偏氟乙烯粘结剂及氮甲基毗咯烷酮溶剂组合而成；所述活性材料钴酸锂、导电炭黑、石墨烯复合粉末及聚偏氟乙烯粘结剂的质量分数比为：97.3：0.5：0.5：1.7。用于制备上述的含石墨烯复合粉末的钴酸锂正极浆料，包括以下步骤：S1、提供质量分数比为：97.3:0.5:0.5:1.7的活性材料钴酸锂、导电炭黑、石墨烯复合粉末、聚偏氟乙烯粘结剂，以及一定量的氮甲基毗咯烷酮溶剂；S2、将全部的所述聚偏氟乙烯粘结剂和部分的所述氮甲基毗咯烷酮溶剂混合，再将该混合物物采用高速分散机配制成固含量7％～9％的胶液；S3、在S2所得的胶液中再加入在150℃环境中干燥2小时后的所述石墨烯复合粉末和导电炭黑粉末；S4、在S3所得的浆料中分多次加入所述活性材料钴酸锂，每次加入的比例为全部所述活性材料钴酸锂的20～40％；S5、向S4所得的浆料中逐步添加适量的氮甲基毗咯烷酮溶剂来调节浆料粘度，用粘度计测试浆料粘度，使其粘度范围为3500～5000mPa.s。所述S2具体包括：先在搅拌机内加入所述部分氮甲基毗咯烷酮溶剂，然后加入所述聚偏氟乙烯粘结剂，对形成的混合物先后或者同时以l0～15HZ的频率自转低速搅拌、以500～800rpm的转速公转分散搅拌，共计5～10分钟；然后刮壁，然后再同时以35～70HZ的频率自转搅拌、以4000～6000rpm的转速公转分散搅拌1～1.5小时。所述S3具体包括：将石墨烯复合粉末加入至S2所得的胶液中，先后或者同时以5～15HZ的频率自转低速搅拌、以300～700rpm的转速公转分散搅拌，共计5～10分钟；待石墨烯复合粉末全部溶解后，再先后或者同时以20～50HZ的频率自转搅拌、以2000～6000rpm的转速公转分散搅拌5～10分钟；然后向其内加入所述导电炭黑粉末，先后或者同时以300～600rpm的转速公转搅拌、10～15HZ的频率自转低速预分散共计3～5分钟，待所述导电炭黑粉末全部溶解后，再先后或者同时以20～60HZ的频率自转搅拌、2000～6000rpm的转速公转分散搅拌，共计5～10分钟，然后刮壁；然后再先后或者同时以40～80HZ的频率自转搅拌、以4000～8000rpm的转速公转分散搅拌10～20分钟，然后进行刮壁；然后再开启高速搅拌，此时开始计时，期间每搅拌20～40分钟左右再刮壁一次，高速搅拌2～6小时，直至所述石墨烯复合粉末和导电炭黑粉末完全分散。所述S4具体包括：前两次每次加入所述钴酸锂后，先后或者同时以l0～20HZ的频率自转搅拌、500～800rpm的转速公转低速搅拌共计3～10分钟左右，待所述钴酸锂全部溶解于导电胶液后即可开启先后或者同时以60～80HZ的频率自转高速搅拌、以4000～8000rpm的转速公转分散搅拌；前两次加料后不用刮壁；最后一次加料后，先后或者同时以l0～20HZ的频率自转搅拌、以500～800rpm的转速公转低速搅拌共计3～10分钟左右，待所述钴酸锂全部溶解于浆料后，即可开启先后或者同时以60～80HZ的频率自转高速搅拌、以4000～8000rpm的转速公转分散搅拌共计5～10分钟，进行刮壁，刮壁的方式是：旁边和底部、搅拌桨全部刮，刮壁后开启高速搅拌，期间每搅拌20～30分钟左右再刮壁一次，高速搅拌共3.5～5小时。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术的正极配方，添加了石墨烯复合粉末，可有效的利用石墨烯的优异导电性和柔性二维薄片结构，在正极材料内部形成优异的三维导电网络，从而显著提高电池的导电性，进而可有效降低电池内阻、充分发挥正极材料克容量、大幅提升倍率充放性能和循环稳定性。同时，在保证电池各项性能指标情况下，有助于提高配方中活性成分的比例，提升电池能量密度。具体实施方式本实施例提供一种含石墨烯复合粉末的钴酸锂正极浆料，其由活性材料钴酸锂、导电炭黑、石墨烯复合粉末、聚偏氟乙烯粘结剂、氮甲基毗咯烷酮溶剂；所述活性材料钴酸锂、导电炭黑、石墨烯复合粉末、及聚偏氟乙烯粘结剂分别按照质量比为：97.3：0.5：0.5：1.7配制而成。上述电池正极浆料的制作方法如下:S1、聚偏氟乙烯粘结剂+氮甲基毗咯烷酮溶剂采用高速分散机配制固含量7％～9％的胶液：先加氮甲基毗咯烷酮溶剂，然后加入聚偏氟乙烯粘结剂，先低速搅拌l0HZ+分散500rpm搅拌5分钟，刮壁，然后搅拌35HZ+分散5000rpm(线速度约为18米/分钟)高速搅拌1～1.5小时，具体视分散情况而定；S2、再加入干燥2h后的石墨烯复合粉末和导电炭黑粉末：将石墨烯复合粉末加入，先低速搅拌l0HZ+分散500rpm搅拌5分钟，待石墨烯复合粉末全部溶解在液体后再开高速搅拌50HZ+分散4000rpm(线速度约为15米/分钟))5分钟。然后加入导电炭黑粉末，先低速500转++15HZ预分散3分钟，待导电炭黑粉末全部溶解在液体后再开高速搅拌50HZ+分散4000rpm(线速度约为15米/分钟))5分钟，进行刮壁，然后再开搅拌60HZ+分散6000rpm(线速度约为21米/分钟)10分钟。进行刮壁后再开启进行高速搅拌，此时开始计时，期间搅拌20分钟左右再刮壁一次，高速搅拌4小时(观察其分散状态，如未分散需加长分散时问)；S3、最后分三次加入钴酸锂，比例为第一次加入30％，第二次加入30％，第三次加入40％，前两次每次加入钴酸锂后，先搅拌l0HZ+分散500rpm低速搅拌3分钟左右，待钴酸锂全部溶解于导电胶液后即可开启高速搅拌60HZ+分散6000rpm(线速度约为21米/分钟)，前两次加料后不用刮壁。最后一次加料后先搅拌l0HZ+分散500rpm低速搅拌3分钟左右，待钴酸锂全部溶解于浆料后，即可开启高速搅拌60HZ+分散6000rpm(线速度约为21米/分钟)搅拌5分钟，进行刮壁，要旁边和底部、搅拌桨全部刮，刮壁后开启高速搅拌，期间搅拌20分钟左右再刮壁一次，高速搅拌3.5～5小时；S4、调节浆料粘度：用粘度计测试浆料粘度，粘度范围为3500～5000mPa.s。如若浆料粘度不在范围内，则加入氮甲基毗咯烷酮溶剂继续搅拌，使之符合粘度范围。需要注意的是:所述聚偏氟乙烯粘结剂胶液固含量需在7％～9％之问，加入石墨烯复合粉末后需高粘度高速分散，严格保证高速分散时间；加入钴酸锂后，如太过粘稠(粘附与搅拌桨上)，可适量加入氮甲基毗咯烷酮溶剂调整，但需高粘度高速搅拌。下表为采用本专利技术的正极浆料而生成的极片和市场上现有的正极片在倍率性能和循环性能及能量密度上的对比：显然，采用本专利技术的正极浆料而制成的正本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含石墨烯复合粉末的钴酸锂正极浆料，其由活性材料钴酸锂、导电炭黑、石墨烯复合粉末、聚偏氟乙烯粘结剂及氮甲基毗咯烷酮溶剂组合而成；所述活性材料钴酸锂、导电炭黑、石墨烯复合粉末及聚偏氟乙烯粘结剂的质量分数比为：97.3:0.5:0.5:1.7。

【技术特征摘要】
1.一种含石墨烯复合粉末的钴酸锂正极浆料，其由活性材料钴酸锂、导电炭黑、石墨烯复合粉末、聚偏氟乙烯粘结剂及氮甲基毗咯烷酮溶剂组合而成；所述活性材料钴酸锂、导电炭黑、石墨烯复合粉末及聚偏氟乙烯粘结剂的质量分数比为：97.3:0.5:0.5:1.7。2.一种用于制备权利要求1所述的含石墨烯复合粉末的钴酸锂正极浆料的制备方法，包括以下步骤：S1、提供质量分数比为：97.3:0.5:0.5:1.7的活性材料钴酸锂、导电炭黑、石墨烯复合粉末、聚偏氟乙烯粘结剂，以及一定量的氮甲基毗咯烷酮溶剂；S2、将全部的所述聚偏氟乙烯粘结剂和部分的所述氮甲基毗咯烷酮溶剂混合，再将该混合物物采用高速分散机配制成固含量7％～9％的胶液；S3、在S2所得的胶液中再加入在150℃环境中干燥2小时后的所述石墨烯复合粉末和导电炭黑粉末；S4、在S3所得的浆料中分多次加入所述活性材料钴酸锂，每次加入的比例为全部所述活性材料钴酸锂的20～40％；S5、向S4所得的浆料中逐步添加适量的氮甲基毗咯烷酮溶剂来调节浆料粘度，用粘度计测试浆料粘度，使其粘度范围为3500～5000mPa.s。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述S2具体包括：先在搅拌机内加入所述部分氮甲基毗咯烷酮溶剂，然后加入所述聚偏氟乙烯粘结剂，对形成的混合物先后或者同时以l0～15HZ的频率自转低速搅拌、以500～800rpm的转速公转分散搅拌，共计5～10分钟；然后刮壁，然后再同时以35～70HZ的频率自转搅拌、以4000～6000rpm的转速公转分散搅拌1～1.5小时。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述S3具体包括：将石墨烯复合粉末加入至S2所得的胶液中，先后或者同时以5～15HZ的频率自转低速搅拌、以300～...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡常青，吴倩明，熊贤至，
申请(专利权)人：珠海汉格能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44