一种正极浆料、正极片、该正极片的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种正极浆料，由第一正极材料、第二正极材料、导电剂和粘接剂按照以下质量百分比配制得到：第一正极材料50%‑80%，第二正极材料10%~40%，导电剂2%~5%，粘接剂5%~8%，第一正极材料为碳纳米管、石墨烯、活性炭、纳米门炭中的一种，第二正极材料为Li2NiO2、Li2MoO3、Li6CoO4、Li2CuO2、Li6ZnO4、Li5AlO4、Li8ZrO4、Li5ReO6、Li5FeO4中的一种，粘接剂溶于溶剂形成质量浓度为1~10%的胶液。以上正极浆料涂覆于多孔集流体上烘干得到正极片。通过所得正极片上的第二正极材料对负极进行预嵌锂，结构简单，操作方便。

Preparation method of positive paste, positive plate and positive plate

The invention discloses a cathode slurry, which is prepared from the first cathode material, the second cathode material, the conductive agent and the adhesive according to the following mass percentage: the first cathode material is 50%80%, the second cathode material is 10%~40%, the conductive agent is 2%~5%, the adhesive is 5%~8%, the first cathode material is carbon nanotubes, graphene, activated carbon, and the adhesive is 5%~8%. One of the nano-gate carbons, the second cathode material is Li2NiO 2, Li2MoO 3, Li6CoO 4, Li2CuO 2, Li6ZnO 4, Li5AlO 4, Li8ZrO 4, Li5ReO 6 and Li5FeO 4. The binder is dissolved in solvents to form a colloid with a mass concentration of 1-10%. The above positive slurry is coated on the porous collector and dried to obtain positive plates. The cathode is pre-embedded with lithium by the second cathode material on the cathode plate, which has simple structure and convenient operation.

【技术实现步骤摘要】
一种正极浆料、正极片、该正极片的制备方法
本专利技术涉及一种涂覆于电极片的浆料，由于是有一种用于锂离子电容器的正极的浆料，以及使用该浆料的电极片，该电极片的制备方法。
技术介绍
锂离子电容器是结合锂离子电池和超级电容器的储能器件，相对于超级电容器，锂离子电容器具有更高的能量密度，相对于锂离子电池，锂离子电容低温性能更佳，同时具有更好的倍率性能。锂离子电容器制作过程中有一项非常重要的技术便是负极材料的预嵌锂技术，现有的预嵌锂技术主要有二种：一是通过使用惰性锂粉（FMC，SLMP）或者锂金属进行补锂，惰性锂粉如何添加，溶剂的选择以及如何保证保护层不破裂都对设备与工艺有较高的要求，同时保护层含有的杂质将会使锂离子电容器具有高的自放电。锂金属补锂这种补锂方式对环境要求高，锂金属的残留可能存在很大的安全隐患，同时在制作过程中，预嵌锂时间长，对与大批量生产都是不利的因素。二是使用高浓度的电解液进行补锂，应用间断的电流脉冲给电容器充电，电解液中的锂离子插入到负极完成预嵌锂，但是这种方法会消耗电解液中的锂离子，减弱电容器的功率特性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种具备锂源的正极浆料、可实现对负极预嵌锂的正极片以及该正极片的制备方法。为解决以上技术问题，本正专利技术首先公开了由活性材料、导电剂、粘接剂和溶剂制得的正极浆料，所述活性材料包括第一正极材料和第二正极材料，该正极浆料由第一正极材料、第二正极材料、导电剂和粘接剂按照以下质量百分比配制得到：第一正极材料50%-80%，第二正极材料10%~40%，导电剂2%~5%，粘接剂5%~8%，所述第一正极材料为碳纳米管、石墨烯、活性炭、纳米门炭中的一种，所述第二正极材料为Li2NiO2、Li2MoO3、Li6CoO4、Li2CuO2、Li6ZnO4、Li5AlO4、Li8ZrO4、Li5ReO6、Li5FeO4中的一种，均为富锂的不可逆的金属锂氧化物，所述粘接剂溶于溶剂形成质量浓度为1~10%的胶液。进一步地，所述第二正极材料的纯度99.95%以上。进一步地，所述导电剂为气相生长碳纤维（VGCF）、乙炔黑、导电碳黑(SuperP)、石墨化碳纤维或碳纳米管中的一种或任意两种以上的混合物。进一步地，所述粘接剂为PVDF、PTFE中的一种。进一步地，所述溶剂为NMP、DMF（N，N-二甲基甲酰胺）或DMA（N,N-二甲基乙酰胺）中的一种。本专利技术还公开了一种采用了前述正极浆料的正极片，该正极片包括集流体和涂覆在该集流体上并经烘干压实处理的正极浆料，所述集流体为孔隙率20%-60%的多孔集流体。进一步地，所述多孔集流体为多孔铝箔、多孔钛箔或不锈钢网。进一步地，所述正极片厚度为50-300μm，电极的压实密度（即涂覆层的压实密度）为0.6~2g/cm3。本专利技术还公开了前述的正极片的制备方法，该制备方法如下：（1）、按比例称取第一正极材料、第二正极材料和导电剂，混合，得正极混合物；（2）、按比例称取粘接剂，溶解于溶剂中，配成质量浓度为1~10%的胶液；（3）、将步骤（2）所得正极混合物与步骤（3）所得胶液混合搅拌，得正极浆料；（4）、将正极浆料涂覆于多孔集流体；其涂覆方法可采用立式涂布或水平衬膜涂布。（5）、将涂覆有正极浆料的多孔集流体在120~170℃，真空度≤50Pa环境下烘烤至少12小时；电极烘烤温度会影响电极中的水分含量，电极的水分含量就会直接影响后面的电容器特性；（6）、辊压至压实密度为在0.6~2g/cm3；（7）、模切得到正极片。其中，步骤（1）-（3）为正极浆料的制备方法。进一步地，所述步骤（1）-（4）的操作环境湿度为1~20%。由于补锂材料对湿度非常敏感，湿度太高容易造成补锂材料失效。本专利技术通过添加富锂不可逆金属锂氧化物，得到一种新的正极浆料，并将该正极浆料涂覆到多孔集流体上得到正极片，该正极片与负极片、电解液等组装成锂离子电容器后，可利用初始充放电由该富锂不可逆金属锂氧化物对负极进行预嵌锂。从而避免金属锂的使用，且操作简单。此类添加的含锂金属氧化物应该具备这些特性：一、锂离子脱出电位比第一正极材料的上限电位低，嵌入电位比第一正极材料的下限电位低。二、不可逆容量比较大，具有比较低的首次效率，这种补锂方式预嵌锂时间短，高效，对于锂离子电容器具有一定的优势。附图说明图1为实施例2所得正极片扫描电子显微镜（SEM）观察微观形貌图。具体实施方式下面结合实施例，更具体地阐述本专利技术的内容。本专利技术的实施并不限于下面的实施例，对本专利技术所做的任何形式上的变通或改变都应在本专利技术的保护范围内。实施例1：活性炭作为第一正极材料，Li2CuO2作为第二正极材料，导电剂采用导电碳黑(SuperP)，粘接剂采用PVDF。先按照77:10:5:8的质量比称取活性炭、Li2CuO2、导电碳黑和PVDF。PVDF溶解于溶剂NMP中，配制成质量浓度为10%的胶液。将称取好的活性炭、Li2CuO2、导电碳黑(SuperP)在球磨机中混合均匀得到正极混合物，再加入配制好的粘接剂胶液，在真空环境下边搅拌边缓慢加入NMP，缓慢调整浆料的粘度和固含量，使其适合涂布，搅拌2h制得正极浆料。然后通过立式涂布方法将正极浆料涂覆在孔隙率为30%的多孔铝箔上，设置烘箱温度150℃，真空度为50Pa烘烤干燥12h，再经辊压和模压得到正极片。所得正极片厚度为200μm，电极的压实密度为1g/cm3。实施例2活性炭作为第一正极材料，Li2NiO2作为第二正极材料，导电剂采用导电碳黑(SuperP)，粘接剂采用PVDF。先按照70:17:5:8的质量比称取活性炭、Li2NiO2、导电碳黑和PVDF。PVDF溶解于溶剂NMP中，配制成质量浓度为5%的胶液。将称取好的活性炭、Li2NiO2、导电碳黑(SuperP)在球磨机中混合均匀得到正极混合物，再加入配制好的粘接剂胶液，在真空环境下边搅拌边缓慢加入NMP，搅拌2h制得正极浆料。然后通过立式涂布方法将正极浆料涂覆在孔隙率为30%的多孔铝箔上，设置烘箱温度120℃，真空度为50Pa烘烤干燥12h，再经辊压和模压得到正极片。所得正极片厚度为100μm，电极的压实密度为0.75g/cm3。实施例3活性炭作为第一正极材料，Li5FeO4作为第二正极材料，导电剂为采用导电碳黑(SuperP)，粘接剂采用PVDF。先按照80:7:5:8的质量比称取活性炭、Li5FeO4、导电碳黑和PVDF。PVDF溶解于溶剂NMP中，配制成质量浓度为6%的胶液。将称取好的活性炭、Li5FeO4、导电碳黑(SuperP)在球磨机中混合均匀得到正极混合物，再加入配制好的粘接剂胶液，在真空环境下边搅拌边缓慢加入NMP，搅拌2h制得正极浆料。然后通过立式涂布方法将正极浆料涂覆在孔隙率为30%的多孔铝箔上，设置烘箱温度170℃，真空度为50Pa烘烤干燥12h，再经辊压和模压得到正极片。所得正极片厚度为300μm，电极的压实密度为0.8g/cm3。实施例4碳纳米管作为第一正极材料，Li2NiO2作为第二正极材料，导电剂为采用碳纳米纤维(VGCF)，粘接剂采用PTFE。先按照80:20:5:8的质量比称取碳纳米管、Li2NiO2、导电碳黑和PTFE。PTFE溶解于溶剂NMP中，配制成质量浓度为8%的胶液。将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极浆料，该正极浆料由活性材料、导电剂、粘接剂和溶剂制得，其特征在于：所述活性材料包括第一正极材料和第二正极材料，该正极浆料由第一正极材料、第二正极材料、导电剂和粘接剂按照以下质量百分比配制得到：第一正极材料     50%‑80%，第二正极材料     10%~40%，导电剂           2%~5%，粘接剂           5%~8%，所述第一正极材料为碳纳米管、石墨烯、活性炭、纳米门炭中的一种，所述第二正极材料为Li2NiO2、Li2MoO3、Li6CoO4、Li2CuO2、 Li6ZnO4、Li5AlO4、Li8ZrO4、Li5ReO6、Li5FeO4中的一种，所述粘接剂溶于溶剂形成质量浓度为1~10%的胶液。

【技术特征摘要】
1.一种正极浆料，该正极浆料由活性材料、导电剂、粘接剂和溶剂制得，其特征在于：所述活性材料包括第一正极材料和第二正极材料，该正极浆料由第一正极材料、第二正极材料、导电剂和粘接剂按照以下质量百分比配制得到：第一正极材料50%-80%，第二正极材料10%~40%，导电剂2%~5%，粘接剂5%~8%，所述第一正极材料为碳纳米管、石墨烯、活性炭、纳米门炭中的一种，所述第二正极材料为Li2NiO2、Li2MoO3、Li6CoO4、Li2CuO2、Li6ZnO4、Li5AlO4、Li8ZrO4、Li5ReO6、Li5FeO4中的一种，所述粘接剂溶于溶剂形成质量浓度为1~10%的胶液。2.根据权利要求1所述正极浆料，其特征在于：所述第二正极材料的纯度99.95%以上。3.根据权利要求1所述正极浆料，其特征在于：所述导电剂为气相生长碳纤维、乙炔黑、导电碳黑、石墨化碳纤维或碳纳米管中的一种或任意两种以上的混合物。4.根据权利要求1所述正极浆料，其特征在于：所述粘接剂为PVDF、PTFE中的一种。5.根据权利要求1所述正极浆料，其特征在于：所述溶剂为NMP、DMF或DMA中的一种。6.一种采用了权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：林佳颐，廖运平，
申请(专利权)人：浙江微创新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33