一种锂电正极极片及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种锂电正极极片及其制备方法，该锂电正极极片包括集流体与附着于所述集流体表层的高分子导电活性层，所述高分子导电活性层包括聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔、聚对苯撑或聚噻吩；该锂电正极极片采用在集流体表面电沉积高分子导电活性层的方法制备，其中，所述高分子导电活性层包括聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔、聚对苯撑或聚噻吩。相比于现有技术中试剂种类复杂、需使用粘结剂且粘结剂使用量大而粘结效果差的问题，本发明专利技术的锂电正极极片及其制备方法，能够避免粘结剂的使用，且导电活化层与集流体之间的结合能力强，所制备的正极极片能量密度大、比电容高。

A cathode electrode for lithium electric cathode and its preparation method

The present invention provides a lithium electric cathode pole plate and its preparation method. The lithium electric cathode electrode includes a fluid collector and a polymer conductive active layer attached to the surface of the fluid collector. The polymer conducting active layer includes polyaniline, polypyrrole, polyacetylene, polyphenylene or polythiophene, and the lithium electric cathode electrode is used in the fluid gathering. A method for the preparation of a surface electrodeposited polymer conducting active layer, in which the conductive active layer of the polymer includes polyaniline, polypyrrole, polyacetylene, polyphenylene or polythiophene. Compared to the problem of complex reagents in the existing technology, the need to use a binder and a large amount of binder and poor bonding effect, the lithium electric cathode pole plate and the preparation method of the invention can avoid the use of the binder, and have strong bonding ability between the conductive activation layer and the fluid collector, and the energy density of the positive electrode plate is large. Higher than capacitance.

【技术实现步骤摘要】
一种锂电正极极片及其制备方法
本专利技术涉及电池极片制备技术，更具体地，涉及一种锂电正极极片及其制备方法。
技术介绍
单体电池包括电极和电解质，其性能主要由电极决定。电池极片的制作是电池行业的核心技术。目前主要的电极材料为磷酸铁锂、三元材料和钛酸锂，三种电极材料各有优缺点。磷酸铁锂循环寿命最长，电池放电深度好，高温稳定性好，安全性好，但其理论容量不高，电导率低，后期发展潜力可能不足，需要再处理；三元材料电化学性能稳定，放电电压范围宽，比能量高，但其安全性差，循环寿命短，价格随钴的价格上下浮动大，制作用金属材料钴稀缺；钛酸锂循环寿命长、安全性好，但其能量密度低。当前磷酸铁锂或者三元材料在极片浆料的制作过程中需要加入导电炭黑、导电石墨等导电剂。由于导电剂具有较大的比表面积，会导致极片的面密度减小，从而电池的能量密度也会减小，并且导电剂的使用增加了粘接剂的用量。由于电极材料与基体箔材的性质差异较大，在电极材料浆料中需加入大量粘接剂以避免粉料的脱落。例如，采用NMP(N-甲基吡咯烷酮)做溶剂，PVDF(聚偏氟乙烯)作为粘剂，超级炭黑(SuperP)、乙炔黑、导电石墨作为导电剂，活性物质经过高速分散后形成悬浊液，然后用涂布机涂覆在铝箔上，再经烘烤、辊压、分切制成极片。其以PVDF等粘结剂实现活性物质与集流体的连接。实际上，集流体和粘结剂之间性能差异很大，并不能保证粘结状况良好，特别是当集流体表面残留微量的污染物，例如油污时，粘结性会大幅度下降。
技术实现思路
为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本专利技术提供了一种锂电正极极片及其制备方法，以解决锂电正极材料理论容量不高、循环寿面短、导电活性层与粘结剂消耗量大、稳定性不高的技术问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种锂电正极极片，该极片包括集流体以及附着于该集流体表层的高分子导电活性层，所述高分子导电活性层包括聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔、聚对苯撑或聚噻吩。具体地，高分子导电层直接附着于集流体表面，不必使用粘结剂，能够避免其他杂质的引入而影响正极极片的性能。同时，不使用粘结剂，能够降低成本，减少处理工艺过程，以提高制作效率。在一个优选实施方式中，附着于集流体表面的高分子导电活性层的厚度为10-200μm。高分子导电活性层的厚度优选为100-180μm；进一步优选为150μm。该高分子导电活性层的厚度保持在合适的范围，能够增强高分子导电活性层与集流体的粘附能力和稳定性，同时也能够增强正极极片的导电性能。在一个优选实施方式中，高分子导电活性层采用电沉积的方法沉积到集流体表面。通过电沉积的方式将聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔、聚对苯撑或聚噻吩等直接沉积到集流体表面，其处理过程简单，只经过一道处理工艺即可完成。并且，高分子导电活性层在集流体表面的附着能力更强，其稳定性更好。在一个优选实施方式中，所述电沉积的电解液为导电活性物质与酸类物质的混合水溶液。该导电活性物质为苯胺单体、吡咯单体、乙炔、对苯撑或噻吩；该酸类物质可以为硫酸、盐酸、硝酸、醋酸、磷酸或碳酸等。该酸类物质优选为硫酸、盐酸、硝酸。该酸类物质可进一步优选为硫酸。具体地，将苯胺单体、吡咯单体、乙炔、对苯撑或噻吩等物质与酸类物质混合组成的混合水溶液作为电解液，电解液的组成简单，易于制备。引入的物质种类少，能够减少杂质对正极极片性能的影响。在一个优选实施方式中，所述导电活性物质的摩尔浓度为0.05～0.5mol/L；所述酸类物质的摩尔浓度为0.01～1mol/L。具体地，导电活性物质的摩尔浓度保持在合适的范围，能够利于电沉积过程中，高分子导电活性物质沉积到集流体表层以形成高分子导电活性层。在一个优选实施方式中，所述导电活性物质的摩尔浓度为0.1～0.3mol/L；所述酸类物质的摩尔浓度为0.1～0.8mol/L。在一个优选实施方式中，集流体采用铝箔或铜箔。根据本专利技术的另一个方面，提供一种锂电正极极片的制备方法，包括：在集流体表面电沉积高分子导电活性层，其中，所述高分子导电活性层包括聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔、聚对苯撑或聚噻吩。具体地，将高分子导电活性层采用电沉积的方法沉积到集流体表面，以形成表层具有高分子导电活性层的正极极片。所制备得到的正极极片，其能量密度大，比电容高。并且，高分子导电活性层电沉积到集流体表层，高分子导电活性层能够直接紧密粘合固定在集流体表层，不仅能够避免使用粘结剂，且高分子导电活性层与集流体表层的结合效果更好，其稳定性更好，不易脱落。在一个优选实施方式中，所述电沉积的电解液为导电活性物质与酸类物质的混合水溶液；所述导电活性物质为苯胺单体、吡咯单体、乙炔、对苯撑或噻吩；所述酸类物质为硫酸、盐酸或硝酸；所述酸类物质优选为硫酸。具体地，酸类物质除硫酸、盐酸或硝酸外，还可以是醋酸。磷酸、碳酸等酸类物质。导电活性物质与酸性溶液混合而成的混合水溶液，其分散性良好，能够制备得到均匀、稳定的水溶液以作为电解液，其成分及制备过程简单。并且，苯胺单体、吡咯单体、乙炔、对苯撑或噻吩等物质在酸类物质的催化作用下，能够形成相应的聚合物，以利于电沉积过程中，直接在集流体表面形成聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔、聚对苯撑或聚噻吩等高分子导电活性层。在制备正极极片过程中，用于电沉积高分子导电活性层的电解液采用包括酸类物质与导电活性物质的混合水溶液。电解液的组分简单，易于制备，能够避免其他杂质的不利影响。在一个优选实施方式中，导电活性物质与酸类物质的摩尔浓度比为1:0.2～1:15。该摩尔浓度比优选为1:1～1:5。具体地，导电活性物质的摩尔浓度与酸类物质的摩尔浓度的比例保持在合适的范围，能够有助于苯胺单体的活化和聚合作用，以形成性能良好的聚苯胺化合物。在一个优选实施方式中，导电活性物质的摩尔浓度为0.05～0.5mol/L；优选为0.1～0.3mol/L。具体地，导电活性物质的摩尔浓度保持在合适的范围，能够利于电沉积过程中，高分子导电活性物质沉积到集流体表层以形成高分子导电活性层。在一个优选实施方式中，酸类物质的摩尔浓度为0.01～1mol/L，优选为0.1～0.8mol/L。具体地，酸类物质的摩尔浓度保持在合适的范围，能够促进导电活性物质的活化过程。在一个优选实施方式中，以包括导电活性物质与酸类物质的电解液进行电沉积时，可采用恒电位沉积或循环伏安法沉积。优选地，采用循环伏安法沉积。在一个优选实施方式中，采用恒电位沉积时，其恒电位沉积的电位范围为0.8～2V；优选为1～1.5V。具体地，在该电位范围内对上述经活化后的导电活性物质进行电沉积处理，能够提高在集流体表面形成高分子导电活性层的效率。在一个优选实施方式中，恒电位沉积的时间为0.5～60min，优选为10～40min。具体地，其沉积时间保持在合理的范围，使集流体表面沉积的高分子导电活性层的厚度保持在合适的范围。在一个优选实施方式中，采用循环伏安法沉积时，其循环电位范围为-0.5～1.5V；优选为-0.2～1.2V。具体地，循环伏安法沉积时，其循环电位范围若过大，会影响集流体表面沉积的高分子导电活性层的致密性。在一个优选实施方式中，循环伏安法沉积的电势扫描速率为30～75mV/s，优选为45～55mV/s。具体地，其电势扫描速率适中，能够进一步提高集流体表层沉积的高分子导电活性层的致密性，以提高所制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电正极极片，其特征在于，包括集流体与附着于所述集流体表层的高分子导电活性层，所述高分子导电活性层包括聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔、聚对苯撑或聚噻吩。

【技术特征摘要】
1.一种锂电正极极片，其特征在于，包括集流体与附着于所述集流体表层的高分子导电活性层，所述高分子导电活性层包括聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔、聚对苯撑或聚噻吩。2.如权利要求1所述的锂电正极极片，其特征在于，所述高分子导电活性层的厚度为10-200μm；优选为100-180μm。3.如权利要求1或2所述的锂电正极极片，其特征在于，所述高分子导电活性层采用电沉积法沉积到所述集流体表面。4.如权利要求3所述的锂电正极极片，其特征在于，所述电沉积的电解液为导电活性物质与酸类物质的混合水溶液；所述导电活性物质为苯胺单体、吡咯单体、乙炔、对苯撑或噻吩；所述酸类物质为硫酸、盐酸或硝酸；所述酸类物质优选为硫酸。5.如权利要求4所述的锂电正极极片，其特征在于，所述导电活性物质的摩尔浓度为0.05～0.5mol/L；所述酸类物质的摩尔浓度为0.01～1mol/L。6.如权利要求4所述的锂电正极极片，其特征在于，所述苯胺单体或吡咯单体的摩尔浓度为0.1～0.3mol/L；所述酸类物质的摩尔浓度为0.1～0.8mol/L。7.一种锂电正极极...

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