一种三元动力锂离子电池正极的制备方法及锂离子电池技术

一种三元动力锂离子电池正极的制备方法及锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。本发明专利技术的目的是为了解决现有的锂离子电池能量密度、功率性能、循环性能不能满足现有需求的问题，所述方法步骤如下：打开搅拌罐，按照配方设计的质量比加入导电剂、三元NCM、正极粘接剂和NMP，以公转转速20~60rpm，分散盘转速200~2000rpm搅拌分散均匀，调整公转转速为10~30rpm，取料测固含，并打开真空泵，保持真空度为‑0.08~‑0.09MPa，搅拌30分钟后，放掉真空，即得到正极浆料，将得到的正极浆料涂布于正极集流体上，即得到正极。本发明专利技术制备的正极，粘接力好、离子导电性高，能够实现三元锂离子电池的大倍率快速充放电。

A preparation method and lithium-ion battery cathode for ternary power lithium-ion battery

The invention relates to a preparation method of a positive electrode of a ternary power lithium-ion battery and a lithium-ion battery, belonging to the technical field of lithium-ion battery. The purpose of the present invention is to solve the problem that the energy density, power performance and cycle performance of existing lithium ion batteries can not meet the existing demand. The steps of the method are as follows: opening the mixing tank, adding conductive agent, ternary NCM, positive bonding agent and NMP according to the mass ratio of formulation design, mixing and dispersing evenly at rotational speed of 20-60 rpm, rotational speed of 200-2000 rpm, and adjusting rotation speed. The rotating speed is 10-30 rpm, the solid content is measured, and the vacuum pump is turned on. The vacuum is kept at 0.08-0.09MPa. After 30 minutes of stirring, the vacuum is released, and the positive paste is obtained. The positive paste is coated on the positive collector, that is to say, the positive pole is obtained. The cathode prepared by the invention has good adhesion and high ionic conductivity, and can realize high rate and fast charge and discharge of ternary lithium ion batteries.

【技术实现步骤摘要】
一种三元动力锂离子电池正极的制备方法及锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种三元动力锂离子电池正极的制备方法及锂离子电池。
技术介绍
发展高能量密度动力电池体系是国际主流趋势，高能量密度是我国“十三五”规划动力电池的核心技术指标之一，这也是当前产业化的电动汽车续航里程，仍未满足市场需求所推动的必然结果。当前国际产业化的高能量密度体系以三元为主。全球锂电池产销（产值千亿以上）。在开发高能量密度三元电池的同时，在功率性能、循环性能方面也有更高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的锂离子电池能量密度、功率性能、循环性能不能满足现有需求的问题，提供一种三元动力锂离子电池正极的制备方法及锂离子电池，通过优化正极浆料的配方，使活性材料形成了点、线、面结合的活性物质导电层。使用涂碳铝箔或长碳铝箔，使得活性物质导电层与正极集流体铝箔更好的结合，制成的锂离子二次电池，长期具有较高的功率性能和能量密度，循环寿命也有很大改善。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种三元动力锂离子电池正极的制备方法，所述方法步骤如下：打开搅拌罐，按照配方设计的质量比加入导电剂、三元NCM、正极粘接剂和NMP，以公转转速20~60rpm，分散盘转速200~2000rpm搅拌分散均匀，调整公转转速为10~30rpm，取料测固含，并打开真空泵，保持真空度为-0.08~-0.09MPa，搅拌30分钟后，放掉真空，即得到正极浆料，将得到的正极浆料涂布于正极集流体上，即得到正极。一种含有上述制备的三元动力锂离子电池正极的锂离子电池，所述锂离子电池含有正极片、负极片、隔离膜、电解质或电解液。本专利技术相对于现有技术的有益效果为：（1）本专利技术制备的正极，粘接力好、离子导电性高，能够实现三元锂离子电池的大倍率快速充放电。（2）本专利技术的锂离子电池，具有较高的能量密度，能够保持锂离子电池长期优异的高功率性能。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修正或等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围之中。具体实施方式一：本实施方式记载的是一种三元动力锂离子电池正极的制备方法，所述方法步骤如下：打开搅拌罐，按照配方设计的质量比加入导电剂、三元NCM、正极粘接剂和NMP，以公转转速20~60rpm，分散盘转速200~2000rpm搅拌分散均匀，调整公转转速为10~30rpm，取料测固含（测固含的目的为：确认工艺实际加料与理论固含的差异，确保浆料配比无异常，若有异常，可通过调节溶剂量，将浆料的固含量控制在合理的范围内），并打开真空泵，保持真空度为-0.08~-0.09MPa，搅拌30分钟后，放掉真空，即得到正极浆料，将得到的正极浆料涂布于正极集流体上，即得到正极。所述的方法还可以包括：将得到的正极浆料经200目过滤管路后，转到储料罐中保存，需要涂布的时候再取用，但是涂布前的静置时间不得超过1h，每次使用周转桶必须清洁。所述的公转转速20~60rpm指的是，以20rpm开始，搅拌的过程中提高转速到60rpm，后续的调整公转转速为10~30rpm指的是将公转转速调整到10~30之间的某个点进行公转，目的是防止浆料沉降，时间60分钟。具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种三元动力锂离子电池正极的制备方法，所述的三元NCM为高功率型NCM或高能量型NCM；所述的高功率型NCM为NCM111或NCM622，颗粒粒径为D101.0~3.8μm，D504.0~8.0μm，D90≤17μm；所述的高能量型NCM为NCM523、NCM622、NCM811或NCA中的一种。具体实施方式三：具体实施方式一所述的一种三元动力锂离子电池正极的制备方法，所述的正极粘接剂为PVDF系列或丙烯酸酯类；所述的PVDF系列为聚偏氟乙烯5130或聚偏氟乙烯900，所述的丙烯酸酯类为聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯或氰基丙烯酸酯。具体实施方式四：具体实施方式一所述的一种三元动力锂离子电池正极的制备方法，所述的导电剂为炭黑、碳纳米管、石墨烯的混合物，炭黑、碳纳米管、石墨烯形成点、线、面的导电网络。具体实施方式五：具体实施方式四所述的一种三元动力锂离子电池正极的制备方法，三元NCM质量比75~98%，炭黑质量比0.5%~10%，碳纳米管质量比0.1%~8%，石墨烯质量比0.01%~7%，粘结剂质量比1.3%~6%。具体实施方式六：具体实施方式五所述的一种三元动力锂离子电池正极的制备方法，所述的石墨烯为多孔石墨烯。具体实施方式七：具体实施方式一所述的一种三元动力锂离子电池正极的制备方法，所述的正极集流体为9~30μm厚的涂碳箔或长碳箔，优选地，碳层中的碳为大比表面积的活性炭，比表面积为1000~5000m2/g，优选地，碳层中的碳为含有介孔的大比表面积活性炭，比表面积为1500~3500m2/g。具体实施方式八：一种含有具体实施方式一至七任一具体实施方式制备的三元动力锂离子电池正极的锂离子电池，所述锂离子电池含有正极片、负极片、隔离膜、电解质或电解液。锂离子电池在低温下仍有极好的低温性能、冷启动性能及高功率性能。锂离子电池在低温下仍有极好的大倍率放电性能及高功率性能。具体实施方式九：具体实施方式八所述的锂离子电池，所述锂离子电池为卷绕式锂离子电池或叠片式锂离子电池。对比例1：（1）正极片P1的制备将正极活性物质三元NCM111、粘结剂PVDF、导电炭黑、碳纳米管混合，使用NMP（N-甲基吡咯烷酮）作为溶剂，经高速搅拌得到分散均匀的正极浆料，浆料的固含量为70wt％。在所有的固体成分中，NCM：96wt％、粘结剂PVDF：1wt％、导电炭黑：2wt％、碳纳米管CNT：1wt%。将该浆料均匀地涂在涂碳铝箔两面，经过干燥、辊压机压实，得到正极片，记为P1。所述的干燥和辊压机压实均为本领域的常规工艺。（2）负极片N1的制备将活性物质人造石墨、粘结剂、增稠剂羧甲基纤维素钠和导电剂导电炭黑混合，使用水作为溶剂，经高速搅拌得到分散均匀的负极浆料，浆料中固含量为45wt％。在所有的固体成分中，人造石墨：95.5wt％、羧甲基纤维素钠：1.5wt％、导电炭黑：1.0wt％、粘结剂：2wt％。将该浆料均匀地涂在铜箔两面，经过干燥、辊压机压实，得到负极片，记为N1。所述的干燥和辊压机压实均为本领域的常规工艺。（3）电池DC1的组装将正极片P1、负极片N1冲片后，采用Z型叠片形成裸电芯，分别转出铝极耳和铜镀镍极耳。将裸电芯使用玻璃夹夹紧，玻璃夹的力度为100MPa/m2，并在80℃高温真空烘烤12小时，再用铝塑膜封装。电解液采用1.1M的六氟磷酸锂电解液，溶剂为碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/1，2丙二醇碳酸酯一1：1：1（体积比）的混合溶剂。封装后对电池进行化成和老化，得到长宽厚为75mm×50mm×7mm的方形软包装电池，记为DC1。实施例1：本实施例与对比例1不同之处在于：正极导电剂为1.7wt％的导电炭黑和0.8wt%的碳纳米管CNT和0.5wt%的多孔石墨烯，制成的电芯，记为C1。实施例2：本实施例与实施例1不同之处在于：正极集流体使用长碳铝箔，制成的电芯，记为C2。实施例3本实施例与实施例2不同之处在于：正极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三元动力锂离子电池正极的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：打开搅拌罐，按照配方设计的质量比加入导电剂、三元NCM、正极粘接剂和NMP，以公转转速20~60rpm，分散盘转速200~2000rpm搅拌分散均匀，调整公转转速为10~30rpm，取料测固含，并打开真空泵，保持真空度为‑0.08~‑0.09MPa，搅拌30分钟后，放掉真空，即得到正极浆料，将得到的正极浆料涂布于正极集流体上，即得到正极。

【技术特征摘要】
1.一种三元动力锂离子电池正极的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：打开搅拌罐，按照配方设计的质量比加入导电剂、三元NCM、正极粘接剂和NMP，以公转转速20~60rpm，分散盘转速200~2000rpm搅拌分散均匀，调整公转转速为10~30rpm，取料测固含，并打开真空泵，保持真空度为-0.08~-0.09MPa，搅拌30分钟后，放掉真空，即得到正极浆料，将得到的正极浆料涂布于正极集流体上，即得到正极。2.根据权利要求1所述的一种三元动力锂离子电池正极的制备方法，其特征在于：所述的三元NCM为高功率型NCM或高能量型NCM；所述的高功率型NCM为NCM111或NCM622，颗粒粒径为D101.0~3.8μm，D504.0~8.0μm，D90≤17μm；所述的高能量型NCM为NCM523、NCM622、NCM811或NCA中的一种。3.根据权利要求1所述的一种三元动力锂离子电池正极的制备方法，其特征在于：所述的正极粘接剂为PVDF系列或丙烯酸酯类；所述的PVDF系列为聚偏氟乙烯513...

【专利技术属性】
技术研发人员：申红光，靳玲玲，刘城，赖冠全，李俊义，徐延铭，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44