一种复合导电剂分层包覆的锂离子电池正极片及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种复合导电剂分层包覆的锂离子电池正极片及其制备方法，正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体上的正极活性层，正极活性层包括正极活性材料、复合导电剂、粘结剂。其制备方法为：将粘结剂加入溶剂，搅拌混合均匀制成胶液，加入复合导电剂低速分散，再加入正极活性材料高速分散，得到分散稳定的正极浆料。本发明专利技术不同成分比例的复合导电剂在正极活性材料表面会形成不同的包覆状态，调整复合导电剂中各成分的比例不仅能够降低导电剂的成本，而且能够改善导电剂本身、导电剂和正极活性材料之间的分散状态，提高正极片的导电性和促进热分散，进而提高锂离子电池的倍率和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种复合导电剂分层包覆的锂离子电池正极片及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池
，具体是一种复合导电剂分层包覆的锂离子电池正极片及其制备方法。
技术介绍
导电剂是制备锂离子电池极片不可缺少的材料之一，极片导电性的好坏，直接关系到电池的倍率、循环性能以及极化内阻和产热问题。影响极片导电性的因素包括导电剂的电导率和电子距导电网络的迁移距离。碳纳米管和石墨烯相比传统的超导炭黑(SP)具有很高的电导率，且相比炭黑，长径比大的特点更容易形成导电网络，满足一定导电性的前提下能够减少导电剂的添加量，从而增加活性物质的比例，提高容量。但碳纳米管和石墨烯相对导电炭黑价格昂贵，且导电性的好坏与粉体的分散程度密切相关。通过向碳纳米管中掺杂SP颗粒能够达到增强分散的效果，但这种SP掺杂碳纳米管的复合方案，由于碳纳米管形成的网络密集堆积，阻碍了SP颗粒到达正极表面，因而颗粒多数夹杂在碳纳米管之间，并未接触到正极颗粒，仅起到分散碳纳米管的作用。因而从提高导电网络与正极颗粒接触性和经济性上，本专利通过向SP中掺杂碳纳米管，大幅降低CNT含量，增大CNT导电网络孔径，使SP颗粒能够接触甚至进入到正极颗粒空隙来实现分层，起到了分散碳纳米管和增加导电剂与正极颗粒的接触点两种功能，既能够增多导电网络与正极颗粒的接触点又节约了原料成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种复合导电剂分层包覆的锂离子电池正极片及其制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种复合导电剂分层包覆的锂离子电池正极片，包括正极集流体和涂覆在正极集流体上的正极活性层，所述正极活性层包括正极活性材料、复合导电剂、粘结剂，所述正极活性材料、复合导电剂、粘结剂的质量比为95:2.5:2.5。进一步方案，所述复合导电剂包括导电剂A和导电剂B，导电剂A占复合导电剂质量的10-30％，导电剂B占复合导电剂质量的70-90％。进一步方案，所述导电剂A为线状或片状碳纳米管、石墨烯中的至少一种；所述导电剂B为颗粒状超导炭黑(SP)、科琴黑、人造石墨、乙炔黑中的至少一种。进一步方案，所述正极活性材料为磷酸铁锂、镍钴锰、锰酸锂、镍钴铝正极材料中的一种。进一步方案，所述粘结剂为聚偏氟乙烯。进一步方案，所述正极集流体为铝箔。本专利技术的另一个目的在于提供一种复合导电剂分层包覆的锂离子电池正极片的制备方法，包括以下步骤：(1)将粘结剂加入溶剂中，搅拌10-25min直至溶解，加入复合导电剂，低速分散，再加入正极活性材料，高速分散30-60min，得到正极浆料；(2)将正极浆料涂覆于所述正极集流体上形成所述正极活性层，干燥后得到复合导电剂分层包覆的锂离子电池正极片。进一步方案，所述步骤(1)中溶剂为N-甲基吡咯烷酮，粘结剂与溶剂质量比为7:93。进一步方案，所述步骤(1)中低速分散的分散速度为1500rpm，高速分散的分散速度为3000rpm。本专利技术的有益效果：本专利技术选用颗粒状导电剂与线状或片状导电剂复配使用，能够促进线状或片状导电剂碳纳米管或石墨烯的分散，降低二者的使用量，同时，由于降低了导电剂的使用量，增大了相互之间的空隙，使颗粒状导电剂更容易接触到正极活性材料表面和颗粒之间的间隙当中，降低正极活性材料间隙内阻和提容正极片的保液能力，进而提高锂离子电池的倍率和循环性能。附图说明图1是本专利技术实施例1制备得到正极片的电池倍率性能和温升曲线。图2是对比例1制备得到正极片的电池倍率性能和温升曲线。图3是是本专利技术实施例1制备得到正极片的电池高温循环性能曲线。图4是对比例1制备得到的正极片的电池高温循环性能曲线。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细描述。具体配比如下图：实施例1(1)将263g聚偏氟乙烯(PVDF)加入到3496gN-甲基吡咯烷酮(NMP)中搅拌10min制成胶液；(2)将1316g碳纳米管浆料(浆料固含量4％，分散剂含量1％，其余NMP)、210gSp依次加入步骤(1)制备好的胶液中，以1500rpm的速度低速分散30min，加入10000g正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2，以3000rpm的速度高速分散30min，得到稳定均匀分散的正极浆料，将正极浆料涂覆于正极集流体铝箔上形成正极活性层，干燥后得到复合导电剂分层包覆的锂离子电池正极片。对涂布后极片进行软包制作，制作完成后进行倍率性能测试(如图1)和高温循环性能测试(如图2)。电池2C倍放保持率98.5％，4C倍放保持率92.1％，4C倍放温升24.2℃。高温循环200周保持率93.66％。实施例2(1)将263g聚偏氟乙烯(PVDF)加入到3496gN-甲基吡咯烷酮(NMP)中搅拌20min制成胶液；(2)将658g碳纳米管浆料(浆料固含量4％，分散剂含量1％，其余NMP)、236gSp依次加入步骤(1)制备好的胶液中，以1500rpm的速度低速分散30min，加入10000g正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2，以3000rpm的速度高速分散45min，得到稳定均匀分散的正极浆料，将正极浆料涂覆于正极集流体铝箔上形成正极活性层，干燥后得到复合导电剂分层包覆的锂离子电池正极片。对涂布后极片进行软包制作，制作完成后进行倍率性能测试(如图1)和高温循环性能测试。电池2C倍放保持率98％，4C倍放保持率91.7％，4C倍放温升温升28.6℃。高温循环200周保持率93.22％。实施例3(1)将263g聚偏氟乙烯(PVDF)加入到3496gN-甲基吡咯烷酮(NMP)中搅拌30min制成胶液；(2)将1974g碳纳米管浆料(浆料固含量4％，分散剂含量1％，其余NMP)、184g颗粒状乙炔黑依次加入步骤(1)制备好的胶液中，以1500rpm的速度低速分散30min，加入10000g正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2，以3000rpm的速度高速分散60min，得到稳定均匀分散的正极浆料，将正极浆料涂覆于正极集流体铝箔上形成正极活性层，干燥后得到复合导电剂分层包覆的锂离子电池正极片。对涂布后极片进行软包制作，制成的电池，电池2C倍放保持率98.7％，4C倍放保持率94.2％，温升22.5℃。高温循环200周保持率94.15％。实施例4(1)将154g聚偏氟乙烯(PVDF)加入到2044gN-甲基吡咯烷酮(NMP)中搅拌20min制成胶液；(2)将513g碳纳米管浆料(浆料固含量4％，分散剂含量1％，其余NMP)、82gSp依次加入步骤(1)制备好的胶液中，以1500rpm的速度低速分散30min，加入10000g正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2，以3000rpm的速度高速分散30min，得到稳定均匀分散的正极浆料，将正极浆料涂覆于正极集流体铝箔上形成正极活性层，干燥后得到复合导电剂分层包覆的锂离子电池正极片。对涂布后极片进行软包制作，制成的电池，电池2C倍放保持率98.2％，4C倍放保持率93.4％，温升31℃。高温循环200周保持率93.06％。对比例1(1)将263g聚偏氟乙烯(PVDF)加入到3496gN-甲基吡咯烷酮(NMP)中搅拌20min制成胶液；(2)将5263g碳纳米管浆料(浆料固含量4％，分散剂含量1％，其余NMP)、52本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合导电剂分层包覆的锂离子电池正极片，其特征在于，包括正极集流体和涂覆在正极集流体上的正极活性层，所述正极活性层包括正极活性材料、复合导电剂、粘结剂，所述正极活性材料、复合导电剂、粘结剂的质量比为95~97.5:1~2.5:1~2.5。

【技术特征摘要】
1.一种复合导电剂分层包覆的锂离子电池正极片，其特征在于，包括正极集流体和涂覆在正极集流体上的正极活性层，所述正极活性层包括正极活性材料、复合导电剂、粘结剂，所述正极活性材料、复合导电剂、粘结剂的质量比为95~97.5:1~2.5:1~2.5。2.根据权利要求1所述的复合导电剂分层包覆的锂离子电池正极片，其特征在于，所述复合导电剂包括导电剂A和导电剂B，导电剂A占复合导电剂质量的10-30%，导电剂B占复合导电剂质量的70-90%。3.根据权利要求2所述的复合导电剂分层包覆的锂离子电池正极片，其特征在于，所述导电剂A为线状或片状碳纳米管、石墨烯中的至少一种；所述导电剂B为颗粒状导电炭黑、科琴黑、人造石墨、石墨烯、乙炔黑中的至少一种。4.根据权利要求1所述的复合导电剂分层包覆的锂离子电池正极片，其特征在于，所述正极活性材料为磷酸铁锂、镍钴锰、锰酸锂、镍钴铝正极材料中的一种。5.根据权利要求1所述的复合导电剂分层包...

【专利技术属性】
技术研发人员：王祖华，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34