正极浆料、正极极片及锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种正极浆料、正极极片及锂离子电池。所述正极浆料包括正极活性材料、导电剂以及粘接剂。所述正极活性材料包括pH值≥11.5的第一正极活性材料颗粒。所述粘接剂包括含氟聚合物。所述正极浆料还包括：添加剂。本发明专利技术的正极浆料具有较好的流动性和稳定性，有效地解决正极极片加工过程中遇到的凝胶、果冻、团聚问题，提高生产的优率，确保锂离子电池的一致性，同时改善锂离子电池在高电压下使用的存储寿命及高温循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
正极浆料、正极极片及锂离子电池
本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种正极浆料、正极极片及锂离子电池。
技术介绍
与其它传统二次电池相比，锂离子电池具有体积小、电压高、能量密度高等诸多优点，已经在手机、笔记本等消费电子领域取得了一系列长足进步。随着新能源事业的蓬勃发展，越来越多的研究人员正积极的开发高功率密度、高循环稳定性、高安全性的锂离子电池，以期其作为电动车的动力电池。在锂离子电池使用的众多正极活性材料中，层状结构的锂镍钴锰(NCM)、锂镍钴铝(NCA)由于具有放电容量高、安全性能好、结构稳定等特点被认为是未来动力锂离子电池正极活性材料的最佳选择之一。但是，相比传统的钴酸锂(LCO)及锰酸锂(LMO)，NCM尤其是Ni含量较高的高镍材料，如NCM622、NCM811以及NCA等具有较高的pH值，其与PVDF系粘接剂在搅拌、极片加工过程中经常会遇到因PVDF中的F被OH-攻击而导致的凝胶、果冻、团聚的问题，严重影响了锂离子电池的性能。很多研究人员尝试通过改善正极活性材料本身的物性来解决这些问题。如提高烧结温度或增加气氛吹扫，但是这样会导致颗粒增大或者Li挥发过多带来正极活性材料锂含量不足，最终达不到设计的性能。另外，针对高碱性(即高pH值)的NCM、NCA材料，经常采用水洗或酸洗的办法来降低其表面的酸碱度，但是水或酸是强极性物质，一方面会导致正极活性材料表面的某些离子溶出，如Li、Ni、Co、Mn等，破坏正极活性材料的表面结构，另一方面，残留的水分子会有少量扩散到颗粒内部，不易去除，若要完全消除，需要再次进行高温烧结，又会导致一部分Li析出，在表面形成少量Li2CO3等物质，导致体相贫锂及表面结构变化。第二种方法是严格控制搅拌时各个辅料的水含量至ppm级别，并在较低的环境湿度来放置浆料，但是这种方法成本巨大，在没有大规模产能的情况下，将大大增加锂离子电池的成本。第三种方法是在搅拌过程中加入环酮类物质来改善浆料的凝胶程度，添加环酮类物质对锂离子电池的性能影响最小，但是环类酮物质具有极高的致癌性和较强的挥发性，会对操作者的安全产生影响，因此已逐渐放弃使用。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种正极浆料、正极极片及锂离子电池，所述正极浆料具有较好的流动性和稳定性，有效地解决正极极片加工过程中遇到的凝胶、果冻、团聚问题，提高生产的优率，确保锂离子电池的一致性，同时改善锂离子电池在高电压下使用的存储寿命及高温循环稳定性。为了达到上述目的，在本专利技术的一方面，本专利技术提供了一种正极浆料，其包括正极活性材料、导电剂以及粘接剂。所述正极活性材料包括pH值≥11.5的第一正极活性材料颗粒。所述粘接剂包括含氟聚合物。所述正极浆料还包括：式1所示的添加剂。其中，R11选自碳原子数为1～4的亚烷基，R21、R22各自独立地选自-COO-、-SO3-中的一种(-COO-中C原子与R11连接，-SO3-中S原子与R11连接)，R31、R32各自独立地选自H、碳原子数为1～8的烷基、碳原子数为2～8的烯基、碳原子数为2～8的炔基、碳原子数为6～12的芳基中的一种，亚烷基、烷基、烯基、炔基、芳基还可被F、Cl、Br、I中的一种或几种取代。R31-R21-R11-R22-R32式1在本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种正极极片，其包括正极集流体以及设置于正极集流体上的正极膜片。所述正极膜片包括根据本专利技术一方面所述的正极浆料。在本专利技术的又一方面，本专利技术提供了一种锂离子电池，其包括根据本专利技术另一方面所述的正极极片。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：本专利技术的正极浆料添加剂可以有效稳定高pH值或高比表面积正极活性材料在正极极片加工过程中遇到的凝胶、果冻、团聚问题，提高生产的优率，确保锂离子电池的一致性。同时，也可以改善锂离子电池在高电压下使用的存储寿命及高温循环稳定性。本专利技术的正极浆料合成容易、成本低廉、易于工业化推广。具体实施方式下面详细说明根据本专利技术的正极浆料、正极极片及锂离子电池。首先说明根据本专利技术第一方面的正极浆料。根据本专利技术第一方面的正极浆料包括正极活性材料、导电剂以及粘接剂。所述正极活性材料包括pH值≥11.5的第一正极活性材料颗粒。所述粘接剂包括含氟聚合物。所述正极浆料还包括：式1所示的添加剂。其中，R11选自碳原子数为1～4的亚烷基，R21、R22各自独立地选自-COO-、-SO3-中的一种(-COO-中C原子与R11连接，-SO3-中S原子与R11连接)，R31、R32各自独立地选自H、碳原子数为1～8的烷基、碳原子数为2～8的烯基、碳原子数为2～8的炔基、碳原子数为6～12的芳基中的一种，亚烷基、烷基、烯基、炔基、芳基还可被F、Cl、Br、I中的一种或几种取代。R31-R21-R11-R22-R32式1在式1中，R21、R22各自独立地选自-COO-、-SO3-中的一种，其具有较强的吸电子能力，可以使-CnH2n-(R1表示的亚烷基)中的碳形成碳负离子，而在高pH值的催化下，含氟聚合物粘接剂中的H易被吸引脱去，剩余的活性基团与碳负离子结合，从而抑制了因含氟聚合物粘接剂自身之间交联而导致的凝胶、果冻、团聚等问题，进而改善正极浆料的稳定性。在根据本专利技术第一方面所述的正极浆料中，式1所示的添加剂选自下述化合物中的一种或几种；在根据本专利技术第一方面所述的正极浆料中，式1所示的添加剂的质量为正极活性材料的质量的0.1％～2％。优选地，式1所示的添加剂的质量为正极活性材料的质量的0.3％～0.5％。在根据本专利技术第一方面所述的正极浆料中，所述正极活性材料可仅由pH值≥11.5的第一正极活性材料颗粒组成。在根据本专利技术第一方面所述的正极浆料中，所述第一正极活性材料颗粒选自锂镍钴锰(NCM)三元材料、锂镍钴铝(NCA)三元材料、富锂锰基材料中的一种或几种。其中，所述第一正极活性材料颗粒本身的pH值≥11.5，其与含氟聚合物粘接剂在搅拌、极片加工过程中容易出现凝胶、果冻、团聚的问题，而加入式1所示的添加剂可以解决此问题。在根据本专利技术第一方面所述的正极浆料中，所述正极活性材料还包括第二正极活性材料颗粒，所述第二正极活性材料颗粒选自钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍锰酸锂、磷酸铁锰锂、铁酸锂中的一种或几种。当将pH值≥11.5的第一正极活性材料颗粒与第二正极活性材料颗粒混合使用时，其与含氟聚合物粘接剂在搅拌、极片加工过程中仍可能出现凝胶、果冻、团聚的问题，而加入式1所示的添加剂可以解决此问题。在根据本专利技术第一方面所述的正极浆料中，所述第二正极活性材料颗粒的质量为所述第一正极活性材料颗粒的质量的2％～50％。在根据本专利技术第一方面所述的正极浆料中，所述含氟聚合物选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、偏氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、含氟丙烯酸酯树脂中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的正极浆料中，所述导电剂选自导电炭黑、超导炭黑、导电石墨、乙炔黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的正极浆料中，所述正极浆料还包括溶剂。所述溶剂可为N-甲基吡咯烷酮(NMP)。在根据本专利技术第一方面所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极浆料，包括：正极活性材料；导电剂；以及粘接剂；其特征在于，所述正极活性材料包括pH值≥11.5的第一正极活性材料颗粒；所述粘接剂包括含氟聚合物；所述正极浆料还包括：式1所示的添加剂；R31‑R21‑R11‑R22‑R32  式1其中，R11选自碳原子数为1～4的亚烷基，R21、R22各自独立地选自‑COO‑、‑SO3‑中的一种，R31、R32各自独立地选自H、碳原子数为1～8的烷基、碳原子数为2～8的烯基、碳原子数为2～8的炔基、碳原子数为6～12的芳基中的一种，亚烷基、烷基、烯基、炔基、芳基还可被F、Cl、Br、I中的一种或几种取代。

【技术特征摘要】
1.一种正极浆料，包括：正极活性材料；导电剂；以及粘接剂；其特征在于，所述正极活性材料包括pH值≥11.5的第一正极活性材料颗粒；所述粘接剂包括含氟聚合物；所述正极浆料还包括：式1所示的添加剂；R31-R21-R11-R22-R32式1其中，R11选自碳原子数为1～4的亚烷基，R21、R22各自独立地选自-COO-、-SO3-中的一种，R31、R32各自独立地选自H、碳原子数为1～8的烷基、碳原子数为2～8的烯基、碳原子数为2～8的炔基、碳原子数为6～12的芳基中的一种，亚烷基、烷基、烯基、炔基、芳基还可被F、Cl、Br、I中的一种或几种取代。2.根据权利要求1所述的正极浆料，其特征在于，式1所示的添加剂选自下述化合物中的一种或几种；3.根据权利要求1所述的正极浆料，其特征在于，式1所示的添加剂的质量为正极活性材料的质量的0.1％～2％，优选为0.3％～0.5％。4.根据权利要求1所述的正极浆料，其特征在于，所述第一正极活性材料颗粒选自锂镍钴锰三元材料、锂镍钴铝三元材料、富锂锰基材料中的一种或几种。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：郎野，徐中领，高旭光，徐磊敏，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35