提升三元锂离子电池循环性能的方法及其三元锂离子电池技术

本发明专利技术提供一种提升三元锂离子电池循环性能的方法及其三元锂离子电池，其特征包括、三元正极浆料的制备、正极极片的制备、锂离子电池的制备；所述正极浆料在匀浆时通过高速分散机进行分散，控制高速分散机转速为2500‑4000转/min，所述正极极片制备还包括将制备得到的正极极片依次进行烘烤、压实、分切以及再烘烤处理，其制备工艺时间短、浆料分散好，其制备的锂离子电池放电性能及循环性能优异，生产耗时少，生产效率高,制备得到高质量的和循环性能更优异的三元锂电池产品。

Methods to Improve Cyclic Performance of Ternary Lithium Ion Batteries and Ternary Lithium Ion Batteries

The invention provides a method for improving the cycling performance of ternary lithium ion batteries and ternary lithium ion batteries, which are characterized by the preparation of ternary cathode slurry, cathode plate and lithium ion batteries; the positive slurry is dispersed through a high-speed disperser when homogenizing, and the speed of the high-speed disperser is controlled to 2500. _4000 revolutions/min. The preparation of the cathode sheet also includes baking, compacting, slicing and re-baking of the prepared cathode sheet in turn. The preparation process takes short time and the slurry is well dispersed. The prepared lithium ion battery has excellent discharge performance and cycle performance, less production time, high production efficiency and high preparation yield. Ternary lithium battery products with better quality and cycle performance.

【技术实现步骤摘要】
提升三元锂离子电池循环性能的方法及其三元锂离子电池
：本专利技术涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法及锂离子电池，特别是一种提升三元锂离子电池循环性能的方法及其三元锂离子电池。
技术介绍
：锂离子电池或三元锂离子电池作为一种新型绿色的电池，其广泛应用无线通信，交通运输，航空航天等各个方面，锂离子电池主要由正极材料如嵌锂的过渡金属氧化物、负极材料如高度石墨化的碳、隔膜如聚烯烃微孔膜和电解质材料等组成。而锂离子正极材料是制约锂离子电池各方面性能的至关重要的因素。锂离子电池正极材料作为锂离子电池中的关键材料之一，它的性能好坏直接会影响整个锂离子电池性能的发挥。因此，要解决锂离子电池使用中出现的问题或者要提高锂离子电池性能时，研究人员主要是会关注锂离子电池正负极材料的性能和特点。而作为三元正极材料的镍钴锰酸锂以其优异的性能，及质优价廉等在各种锂电池的正极材料中脱颖而出，得到广泛应用。中国专利公告号为CN107180943A《一种高安全性三元锂离子电池及其制备方法》，其公开的具体方法包括，制备三维带，二是通过浸浆系统使得制备的三维带表面均匀地涂覆活性物质浆料，然后再使用三维带通过浸浆系统上的斜板式涂浆装置，成为湿态极板，活性物质包括活性材料和有机纤维，三是湿态极板经烘干、压片、切片后分别制成正极板和负极板，四是于正极和负极板之间设置隔膜从而构成电极组件，向组件中加入电解液制成锂离子电池。但是其是提高了三元锂离子电池的安全性，而三元锂离子电池的循环性能的改善并不是很大，同时制备工艺复杂，造成制备成本高。现有的锂离子电池生产工艺，主要是常规搅拌工艺，一般是采用一种双行星混合搅拌机的搅拌工艺。目前国内大部分使用双行星普通搅拌机，其搅拌时间长需要七八个小时，搅拌还不均匀，有时还会伴有涂布白点出现。但是这些白点对电芯的影响却是很大的，直接影响电芯的电性能，从而影响电池的循环性能。对于电芯的使用性能——循环，浆料分布不均，浆料在涂布、碾压、卷绕会出现差异。比如说：浆料涂布面密度变化大导致碾压后的压实一致性差，从而影响电池的循环性能相对较差，正极材料晶格破碎，通过循环出现掉粉现象，进而堵塞隔膜的离子通道，导致正极片处于亚健康状态，进而影响循环性能。因此，如何来提供一种能有效提升三元锂离子电池的循环性能的制备方法，同时还不会增加三元锂离子电池的生产制备成本，制备出高性能的高循环性的三元锂离子电池及制备方法。
技术实现思路
本专利技术就是针对现有技术存在的不足，提供一种提升三元锂离子电池循环性能的方法及其三元锂离子电池。其制备工艺时间短、浆料分散好，其制备的锂离子电池放电性能及循环性能优异，生产耗时少，生产效率高。制备得到高质量的和循环性能更优异的三元锂电池产品。本专利技术一种提升三元锂离子电池循环性能的方法，其特征是包括如下步骤：1）三元正极浆料的制备：利用三元正极材料采用干法制浆通过高速分散制备得到三元正极浆料，2）正极极片的制备：将1）步制备的三元正极浆料利用涂布装置涂布于12-20um的铝箔上，制备得到正极极片，3）锂离子电池的制备：将2）步制备得到的正极极片以及相应的负极极片、隔膜、电解液制备锂离子电池。优选的，是所述正极浆料在匀浆时通过高速分散机进行分散，控制高速分散机转速为2500-4000转/min。优选的所述正极极片制备还包括将制备得到的正极极片依次进行烘烤、压实、分切以及再烘烤处理。所述正极极片的烘烤控制烘烤温度为90-120oC，烘烤时间为24-72小时。所述锂离子电池制备还包括将制得的、未注入电解液前的锂离子电池半成品进行烘烤处理。本专利技术优选的，是所述三元正极浆料的干法制浆包括如下步骤：a)将三元正极材料、导电剂、添加剂、粘结剂混合加入搅拌器中，以一相应的搅拌桨和分散盘速度混合搅拌一相应的时间，b)分步加入一定量的溶剂NMP，继续以一相应的搅拌桨和分散盘速度混合搅拌一相应的时间，c)将搅拌之后的正极浆料通过高速分散机进行分散一定时间，直至达到相应的粘度，制得三元正极浆料。优选是所述三元正极浆料的各重量组分配比为：三元正极材料：90-95%、粘结剂：1.5-5%、导电剂：1.5-5%，溶剂的质量为三元正极材料的质量的25-50%。所述三元正极浆料控制其三元正极材料的镍钴锰的质量配比为3:3:3、4:4:2、5:3:2、6:2:2或8:1:1。本专利技术的一种三元锂离子电池，由上所述的制备方法制得。本专利技术使用的原料均可市售获得，如三元正极材料、粘结剂、导电剂、溶剂等，均为现有技术通过现有的技术方案配比制备获得或通过市售得到。本专利技术的通过高速分散提升三元锂离子电池的循环性能的方法，其制作增加高速分散工艺，代替传统的双行星搅拌，缩短了浆料匀浆时间，降低了人工成本，提高了生产效率。采用高速分散工艺，并开发出相应合适的工艺，提升了电池循环性能。本专利技术的实施是对三元电芯的循环性能的提升有明显的优势。电循环性能得到大幅提升，10倍率经千次循环后比容量最低均达到152mAh/g以上。附图说明图1为本专利技术三元锂离子电池的循环性能对比曲线图。1、2、搅拌曲线，3、4、为高速分散曲线。所谓搅拌曲线是指采用现有普通的搅拌方式制备的三元锂离子电池的循环性能对比曲线；而3、4则为本专利技术方法高速分散方法制备的三元锂离子电池的循环性能对比曲线；显示锂离子电池的循环性能更好。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，应理解本专利技术前面的一般描述和后面的具体实施方式是示例性和说明性的，用于对所要保护的专利技术提供进一步的解释。本实施例中所述化学计量比为质量百分比。现通过实施例对本专利技术作进一步说明。说明书及实施方式中所述的三元正极材料和正极材料意思相同，而正极浆料或三元正极浆料表示的意思相同。本专利技术的通过采用高速分散方法对各原料组分进行搅拌混合，使制备三元锂离子电池的原料能充分搅拌混合均匀，提升三元电池循环的方法的重量组分配比如下：三元正极材料：90-95%、水性粘结剂：1.5-5%、导电剂：1.5-5%，其溶剂的质量为制备三正极材料的总质量的25-50%。即为三元正极材料、粘结剂和导电剂三者材料的混合后的质量的25-50%。本实施例的三元正极材料使用高镍三元正极材料。本实施例的提升电芯循环性能的制备方法包括如下步骤：1）三元正极浆料制备：利用三元正极材料采用干法制浆工艺进行，具体如下步骤制备三元正极浆料：a)将上技术质量配比的三元正极材料、导电剂、添加剂、粘结剂混合后加入混合搅拌机，搅拌30-60分钟，控制搅拌桨速度5-20rpm，分散盘100-300rpm；b)将50%-60%的NMP加入混合搅拌机，搅拌50-70分钟，搅拌桨速度20-50rpm，分散盘速度100-500rpm；c)继续加入20%-30%的NMP溶剂，搅拌20-40分钟，搅拌桨速度40-60rpm，分散盘速度500-1500rpm；d)继续加入20%-30%的NMP溶剂，搅拌20-40分钟，搅拌桨速度40-60rpm，分散盘速度1500-2500rpm,为浆料；e)测试浆料粘度，要达到工艺要求2500-5000mpas，浆料通过高速分散机进行高速分散，控制高速分散转速调为2500-4000，搅拌20-40分钟；将制备得到的浆料抽真空消泡，然后过100-200目筛网，放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提升三元锂离子电池循环性能的方法，其特征是包括如下步骤：1）三元正极浆料的制备：利用三元正极材料采用干法制浆通过高速分散制备得到三元正极浆料，2）正极极片的制备：将1）步制备的三元正极浆料利用涂布装置涂布于12‑20um的铝箔上，制备得到正极极片，3）锂离子电池的制备：将2）步制备得到的正极极片以及相应的负极极片、隔膜、电解液制备锂离子电池。

【技术特征摘要】
1.一种提升三元锂离子电池循环性能的方法，其特征是包括如下步骤：1）三元正极浆料的制备：利用三元正极材料采用干法制浆通过高速分散制备得到三元正极浆料，2）正极极片的制备：将1）步制备的三元正极浆料利用涂布装置涂布于12-20um的铝箔上，制备得到正极极片，3）锂离子电池的制备：将2）步制备得到的正极极片以及相应的负极极片、隔膜、电解液制备锂离子电池。2.根据权利要求1所述的提升三元锂离子电池循环性能的方法，其特征是所述正极浆料在匀浆时通过高速分散机进行分散，控制高速分散机转速为2500-4000转/min。3.根据权利要求1所述的提升三元锂离子电池循环性能的方法，其特征是所述正极极片制备还包括将制备得到的正极极片依次进行烘烤、压实、分切以及再烘烤处理。4.根据权利要求3所述的提升三元锂离子电池循环性能的方法，其特征是所述正极极片的烘烤控制烘烤温度为90-120℃，烘烤时间为24-72小时。5.根据权利要求1所述的提升三元锂离子电池循环性能的方法，其特征是所述锂离子电池制备还包括将制得...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡清峰，张霁，陈美华，张师涛，
申请(专利权)人：远东福斯特新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36