高碱性正极浆料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了高碱性正极浆料及其制备方法和应用，所述浆料包括：正极活性材料、第一导电剂、第二导电剂、粘结剂和溶剂；所述第一导电剂的pH值为1.0‑6.0。在高碱性的正极浆料中加入具有酸性的导电剂，可以中和正极活性材料的碱性，有效解决浆料配置过程中出现的凝胶果冻问题，提高浆料的均一性和稳定性。同时酸性导电剂由于具有酸性基团，可与正极表面碱性物质作用，从而有效地包覆在正极活性表面，有效地降低了颗粒之间的接触电阻，进而提高了极片电导率。

【技术实现步骤摘要】
高碱性正极浆料及其制备方法和应用
本专利技术属锂离子电池
，具体涉及一种高碱性正极浆料及其制备方法和应用。
技术介绍
高镍三元NCM正极材料具有高容量、低成本和原料来源丰富等优点，是一种极有应用前景的锂离子电池材料。高镍三元正极材料的容量主要来自Ni2+/Ni4+氧化还原，所以镍含量越高，材料的容量也越大。但是镍含量越高，总碱量越高。总碱量高对其工业生产、储存、运输以及电池的制备都提出了更高的要求。当材料接触空气时，粉末材料的结构、形貌和成分会发生变化，电化学性能也会逐渐下降，特别是暴露在潮湿的空气中，这种现象尤为明显。高镍三元正极浆料在制备和涂布过程中，环境湿度对其影响巨大，如果在工艺过程中发生吸水反应，特别容易造成浆料性质发生变化，导致极片在制造过程中出现品质不稳定、工艺一致性差等问题，甚至导致涂布过程无法顺利进行。很多研究尝试通过改善高镍三元正极材料本身的物理性能来解决这些问题，如提高烧结温度或增加气氛吹扫，但是这样会导致颗粒增大，导致活性物质克容量下降，影响电池容量。或者采用水洗或酸洗的方法来降低高镍三元材料的碱性，但水或酸因其本身是强极性物质，不止会导致正极材料表面的某些离子溶出，破坏正极活性材料的表面结构，还会使残留水分子不易去除导致一部分Li析出，在表面形成Li2CO3等物质从而导致高镍三元材料表面结构变化。严格控制正极配料各种原材料敷料的水分含量，同时控制生产车间湿度，在较低的湿度环境下进行配料，可以起到一定的改善作用，但极大地增加了制造成本。在锂离子电池的生产过程中，采用NCM811高镍三元材料作为正极材料，通过控制原材料水分及生产环境湿度进行正极浆料的制备，虽然有效改善了浆料的稳定性，但是储存过程中，湿度需持续控制，极大地增加了成本。高镍三元正极材料本身的碱性难以降低，通过水洗或酸洗又会造成正极材料性能变差。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种高碱性正极浆料及其制备方法和应用，通过在高碱性的正极浆料中添加具有酸性的导电剂，有效解决了高碱性正极材料在浆料配置过程中出现的凝胶果冻现象，改善了浆料的稳定性，同时提高了浆料涂布一致性。在高碱性的正极浆料中添加酸性导电剂既不影响正极浆料本身的既有性能，还能在一定程度上降低由这种正极浆料制备的正极极片的电阻。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种高碱性正极浆料。根据本专利技术的实施例，所述高碱性正极浆料包括：正极活性材料、第一导电剂、第二导电剂、粘结剂和溶剂；所述第一导电剂的pH值为1.0-6.0。根据本专利技术实施例的高碱性正极浆料，在高碱性的正极浆料中加入具有酸性的导电剂，可以中和正极活性材料的碱性，有效解决浆料配置过程中出现的凝胶果冻问题，提高浆料的均一性和稳定性。同时酸性导电剂由于具有酸性基团，可与正极表面碱性物质作用，从而有效地包覆在正极活性表面，有效地降低了颗粒之间的接触电阻，进而提高了极片电导率。另外，根据本专利技术上述实施例的高碱性正极浆料还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述高碱性正极浆料包括：100重量份数的正极活性材料、0.1-1重量份数的第一导电剂、0.2-5重量份数的第二导电剂、0.5-3重量份数的粘结剂、20-70重量份数的溶剂。在本专利技术的一些实施例中，所述第一导电剂的pH值为1.0-5.0。由此，可以更好地中和高碱性正极浆料的碱性。在本专利技术的一些实施例中，所述第一导电剂为酸性炭黑。由此，可以更好地中和高碱性正极浆料的碱性。在本专利技术的一些实施例中，所述第二导电剂为导电石墨、超导炭黑、碳纳米管、石墨烯、科琴黑、碳纤维和乙炔黑中的一种或者多种。在本专利技术的一些实施例中，所述粘结剂为含氟聚合物。在本专利技术的一些实施例中，所述含氟聚合物为聚偏氟乙烯及其改性共聚物、聚四氟乙烯或者含氟丙烯酸酯。在本专利技术的一些实施例中，所述溶剂为NMP、DMF、DMAC和去离子水中的一种或者多种。在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种制备上述高碱性正极浆料的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：(1)将正极活性、第一导电剂和部分溶剂混合均匀，以便得到第一混合浆料；(2)将粘结剂、第二导电剂和剩余溶剂混合均匀，以便得到第二混合浆料；(3)将所述第一混合浆料与所述第二混合浆料混合均匀，以便得到所述高碱性正极浆料。根据本专利技术实施例的制备上述高碱性正极浆料的方法，在高碱性的正极浆料中加入具有酸性的导电剂，可以中和正极活性材料的碱性，有效解决浆料配置过程中出现的凝胶果冻问题，提高浆料的均一性和稳定性。同时酸性导电剂由于具有酸性基团，可与正极表面碱性物质作用，从而有效地包覆在正极活性表面，有效地降低了颗粒之间的接触电阻，进而提高了极片电导率。另外，根据本专利技术上述实施例的制备高碱性正极浆料的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中所用溶剂与步骤(2)中所用溶剂的质量比为3:2-4:1。在本专利技术的第三个方面，本专利技术提出一种正极片。根据本专利技术的实施例，该正极片采用上述高碱性正极浆料制得或采用上述制备方法得到的高碱性正极浆料制得。由此，通过在高碱性的正极浆料中加入具有酸性的导电剂有效解决了高碱性正极材料在浆料配置过程中出现的凝胶果冻现象，提高了浆料的稳定性以及浆料涂布一致性，从而解决了正极片在制造过程出现的品质不稳定、工艺一致性差等问题，同时降低了正极片的电阻，提高了正极片的电导率。在本专利技术的第四个方面，本专利技术提出一种锂电池。根据本专利技术的实施例，该锂电池具有上述正极片。由此，通过在高碱性的正极浆料中加入具有酸性的导电剂有效解决了正极片在制造过程出现的品质不稳定、工艺一致性差等问题，同时提高了正极片的电导率，进而可显著提高锂离子电池的性能，同时因正极浆料生产成本较低，可进一步降低锂离子电池的成本。在本专利技术的第五个方面，本专利技术提出了一种电动汽车。根据本专利技术的实施例，所述电动汽车具有如上所述的锂电池。由此，使得装载上述锂电池的车辆在具有优异的续航能力的同时降低了成本，从而满足消费者的使用需求。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为实施例1-3以及对比例1中所得正极浆料的粘度随时间变化曲线图。图2为实施例1-3以及对比例1中所得正极浆料的细度随时间变化曲线图。图3为实施例1-3以及对比例1中所得正极浆料的固含量随时间变化曲线图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高碱性正极浆料，其特征在于，包括：正极活性材料、第一导电剂、第二导电剂、粘结剂和溶剂；/n所述第一导电剂的pH值为1.0-6.0。/n

【技术特征摘要】
1.一种高碱性正极浆料，其特征在于，包括：正极活性材料、第一导电剂、第二导电剂、粘结剂和溶剂；
所述第一导电剂的pH值为1.0-6.0。


2.根据权利要求1所述的高碱性正极浆料，其特征在于，包括：100重量份数的正极活性材料、0.1-1重量份数的第一导电剂、0.2-5重量份数的第二导电剂、0.5-3重量份数的粘结剂、20-70重量份数的溶剂。


3.根据权利要求1所述的高碱性正极浆料，其特征在于，所述第一导电剂的pH值为1.0-5.0。


4.根据权利要求1所述的高碱性正极浆料，其特征在于，所述第一导电剂为酸性炭黑。


5.根据权利要求1所述的高碱性正极浆料，其特征在于，所述第二导电剂为导电石墨、超导炭黑、碳纳米管、石墨烯、科琴黑、碳纤维和乙炔黑中的一种或者多种。


6.根据权利要求1所述的高碱性正极浆料，其特征在于，所述粘结剂为...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯晓杰，平丽娜，吕豪杰，
申请(专利权)人：昆山宝创新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32