正极浆料及其制备方法和正极片及其制备方法和锂离子电池及其应用技术

本发明专利技术涉及电池领域，具体提供一种能够改善涂布烤裂的正极浆料及其制备方法，该正极浆料含有正极活性物质、导电剂、分散剂、粘结剂、溶剂、添加剂和可选地pH调节剂，所述添加剂为C2‑C10的环氧烷烃、C1‑C10的液状脂、C1‑C10的液状醇和N‑乙基吡咯烷酮中的一种或多种。本发明专利技术提供一种正极片及其制备方法。本发明专利技术提供一种锂离子电池及其应用。本发明专利技术的浆料在电池正极制片涂布过程中可以有效地改善极片烤裂情况及黑点的出现。

Cathode paste and its preparation method, cathode plate and its preparation method, lithium ion battery and its application

【技术实现步骤摘要】
正极浆料及其制备方法和正极片及其制备方法和锂离子电池及其应用
本专利技术涉及一种正极浆料及其制备方法，和一种正极片及其制备方法和锂离子电池及其应用。
技术介绍
目前新能源汽车中，成本的50％来自于汽车的动力电池包，随着国家对新能源汽车支持力度的逐渐下降，补贴力度的滑坡将会进一步促使产业成本向产业中下游转移，如何在保证电池电性能和安全性能的情况，提高生产效率和降低生产成本是目前电池企业亟待解决的问题。当前磷酸铁锂和三元体系制浆均利用N-甲基吡咯烷酮作溶剂，之后加入导电剂，粘接剂，分散剂充分搅拌几个小时后，再加入活性物质高速搅拌，最后调浆至黏度6000-12000/pa·s，固含量在40-70％之间，后涂布。上述方法是目前各电池厂大面积使用的一种方法，具有生产稳定性高，成本低廉，所用溶剂易回收处理，对环境无污染等优点。然而，采用目前方法配制的浆料易在制片涂布过程中因浆料表层和里层受热不均，干燥速率不一致，表层干燥更快，里层更慢，致使气体被包敷在浆料里层。在表层涂料涂膜韧性不好的情况下随着气体的增加，压力的增大最后会导致极片烤裂和黑点，且随着极片涂布面密度的增加、集流体的厚度的减少，情况越是严重。涂层破裂极片若在电池中使用，会有掉粉的现象，对电池的循环性能、电性能、安全性能造成不良影响。因此开裂的极片一般当做不良品报废处理，导致极片良品率大大降低，降低生产效率，且影响后期电池能量密度的提升。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，在不影响电池电性能和安全性能、不降低电池能量密度的情况下通过添加特殊的正极浆料添加剂等方式，减小涂布浆料表里层干燥时间差，增加涂料膜表面的韧性方式来改善极片烤裂情况，提高生产效率。为实现前述目的，一方面，本专利技术提供一种能够改善涂布烤裂的正极浆料，该正极浆料含有正极活性物质、导电剂、分散剂、粘结剂、溶剂、添加剂和可选地pH调节剂，所述添加剂为C2-C10的环氧烷烃、C1-C10的液状脂、C1-C10的液状醇和N-乙基吡咯烷酮中的一种或多种。第二方面，本专利技术提供一种制备本专利技术所述的正极浆料的方法，该方法包括：在露点0度以下，在温度35℃以内，将正极活性物质、导电剂、分散剂、粘结剂、可选地pH调节剂、溶剂和添加剂混合分散均匀得到浆料。第三方面，本专利技术提供一种正极片的制备方法，其中，该方法包括：(1)按照本专利技术所述的制备方法制备正极浆料；(2)将正极浆料涂覆在正极集流体上，干燥、辊压、冲片得正极片。第四方面，本专利技术提供一种本专利技术所述的制备方法制备得到的正极片。第五方面，本专利技术提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括：正极片、负极片、隔膜和电解液、正极极耳、负极极耳和塑膜，所述正极片为本专利技术所述的正极片。第六方面，本专利技术提供一种本专利技术所述的锂离子电池在新能源汽车中的应用。本专利技术通过加入本专利技术的添加剂制得正极浆料，发现在电池正极制片涂布过程中可以有效地改善极片烤裂情况及黑点的出现。本专利技术加入的特殊添加剂涂布过程中将全部和有机溶剂一起在高温烘烤下挥发干净，不会对后期电芯的能量密度、电性能和安全性能有影响。按照本专利技术特殊的方法制备正极浆料，发现浆料制片过程中涂覆均匀，能够有效提高正极片性能，由此提高锂离子电池性能。附图说明图1是对比例1的表面膜面裂纹情况的图示；图2是实施例1的表面膜面裂纹情况的图示；图3是对比例2的表面膜面裂纹情况的图示；图4是实施例2的表面膜面裂纹情况的图示；图5是对比例3的表面膜面裂纹情况的图示；图6是实施例3的表面膜面裂纹情况的图示；图7是对比例4的表面膜面裂纹情况的图示；图8是实施例4的表面膜面裂纹情况的图示；图9是对比例5的表面膜面裂纹情况的图示；图10是实施例5的表面膜面裂纹情况的图示；图11是完好片与烤裂片所制电芯45℃1C/1C循环对比；图12是完好片与烤裂片所制电芯25℃1C/1C循环对比。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供一种能够改善涂布烤裂的正极浆料，该正极浆料含有正极活性物质、导电剂、分散剂、粘结剂、溶剂、添加剂和可选地pH调节剂，其特征在于，所述添加剂为C2-C10的环氧烷烃、C1-C10的液状脂、C1-C10的液状醇和N-乙基吡咯烷酮中的一种或多种。根据本专利技术，优选正极浆料溶质中，以质量计，含有正极活性物质89-98.4％、导电剂1-8％、分散剂0.1-0.5％、粘结剂0.5-2％、pH调节剂0-0.5％。根据本专利技术，优选正极浆料中，溶剂和添加剂的总含量X为30-60％，溶剂含量a为20-58％，添加剂含量为X-a。按照前述物质配方能够进一步提高浆料的涂布性能，由此能够最终提高正极片的性能。根据本专利技术所述添加剂的种类的可选范围较宽，优选所述添加剂为环氧二乙烷、环氧丁烷、N-乙基吡咯烷酮(NEP)、γ-羧基丁酸内脂、α-乙酰-γ-丁酸内脂(ABL)和1,2-辛二醇中的一种或多种。根据本专利技术，所述溶剂的可选范围较宽，针对本专利技术，优选所述溶剂为NMP、乙醇、乙二醇和丙三醇中的一种或多种。根据本专利技术，所述分散剂的可选范围较宽，针对本专利技术，优选所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。根据本专利技术，所述导电剂的可选范围较宽，针对本专利技术，例如为石墨导电材料，针对本专利技术，优选所述导电剂为炭黑、碳纳米管和石墨烯等石墨导电材料中的一种或多种。根据本专利技术，所述粘结剂的可选范围较宽，例如为聚偏氟乙烯及其均聚物和共聚物、偏二氟乙炔和其均聚物、六氟丙烯和其共聚中的一种或多种混合物，针对本专利技术，优选所述粘接剂为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯均聚物、聚偏氟乙烯共聚物、偏二氟乙炔、偏二氟乙炔均聚物、六氟丙烯和六氟丙烯共聚物中的一种或多种。根据本专利技术，所述正极活性物质的可选范围较宽，针对本专利技术，优选所述正极活性物质为磷酸铁锂、三元材料111、三元材料523、三元材料622、三元材料811中的一种或多种。根据本专利技术，所述pH调节剂的可选范围较宽，针对本专利技术，优选为草酸。采用草酸作为本专利技术的pH调节剂，结合本专利技术使用的添加剂，能够提高正极片的性能。根据本专利技术，提供一种制备本专利技术所述的正极浆料的方法，该方法包括：在露点0度以下，在温度35℃以内，将正极活性物质、导电剂、分散剂、粘结剂、可选地pH调节剂、溶剂和添加剂混合分散均匀得到浆料。根据本专利技术，优选该方法还包括用使用所述溶剂调节浆料黏度至6000-12000mpa·s，固含量为40-70重量％。根据本专利技术，优选该方法包括：d1、将正极活性物质、第一部分添加剂和第一部分溶剂混合分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能够改善涂布烤裂的正极浆料，该正极浆料含有正极活性物质、导电剂、分散剂、粘结剂、溶剂、添加剂和可选地pH调节剂，其特征在于，所述添加剂为C2-C10的环氧烷烃、C1-C10的液状脂、C1-C10的液状醇和N-乙基吡咯烷酮中的一种或多种。/n

【技术特征摘要】
1.一种能够改善涂布烤裂的正极浆料，该正极浆料含有正极活性物质、导电剂、分散剂、粘结剂、溶剂、添加剂和可选地pH调节剂，其特征在于，所述添加剂为C2-C10的环氧烷烃、C1-C10的液状脂、C1-C10的液状醇和N-乙基吡咯烷酮中的一种或多种。


2.根据权利要求1所述的正极浆料，其中，正极浆料溶质中，以质量计，含有正极活性物质89-98.4％、导电剂1-8％、分散剂0.1-0.5％、粘结剂0.5-2％、pH调节剂0-0.5％；正极浆料中，溶剂和添加剂的总含量X为30-60％，溶剂含量a为20-58％，添加剂含量为X-a。


3.根据权利要求1或2所述的正极浆料，其中，
所述添加剂为环氧二乙烷、环氧丁烷、N-乙基吡咯烷酮、γ-羧基丁酸内脂、α-乙酰-γ-丁酸内脂和1,2-辛二醇中的一种或多种；
所述溶剂为NMP、乙醇、乙二醇和丙三醇中的一种或多种；
所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮；
所述导电剂为炭黑、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种；
所述粘接剂为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯均聚物、聚偏氟乙烯共聚物、偏二氟乙炔、偏二氟乙炔均聚物、六氟丙烯和六氟丙烯共聚物中的一种或多种；
所述正极活性物质为磷酸铁锂、三元材料111、三元材料523、三元材料622、三元材料811中的一种或多种；
所述pH调节剂为草酸。


4.一种制备权利要求1-3中任意一项所述的正极浆料的方法，该方法包括：在露点0度以下，在温度35℃以内，将正极活性物质、导电剂、分散剂、粘结剂、可选地pH调节剂、溶剂和添...

【专利技术属性】
技术研发人员：张润荣，张舒，J·W·江，
申请(专利权)人：孚能科技赣州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36