一种高镍三元正极片压实密度的提升方法技术

本发明专利技术创造提供了一种高镍三元正极片压实密度的提升方法，至少包括如下步骤：将大粒径的LiNi

【技术实现步骤摘要】
一种高镍三元正极片压实密度的提升方法
本专利技术创造属于锂电池
，尤其是涉及一种高镍三元正极片压实密度的提升方法。
技术介绍
在新能源汽车急剧发展的今天，开发高能量密度/高性价比产品是目前市场发展的主要趋势。在如何提高电池能量密度，继而提升车辆行驶里程方面，当前观点中比较受关注的是高镍三元材料的使用，而高镍三元材料压实密度是材料发展的瓶颈之一。市场上成熟度较高的高镍三元材料以二次颗粒结构为主，高镍三元材料正极片一般使用压实密度≤3.3g/cm3，当使用压实＞3.3g/cm3时，高镍三元正极片使用压实过大则易造成二次颗粒结构破裂或裂纹，裸露的新鲜界面会与电解液发生副反应，加速电芯的劣化，降低电池使用寿命和安全性能；而当高镍三元正极片使用压实过低，则对电池能量密度提升贡献不大，能量密度降低，电池续航里程下降。因此，如何使高镍三元正极材料既可以具有高压实密度，又不会降低电池的使用寿命及安全性能是行业内继续解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术创造旨在提出一种高镍三元正极片压实密度的提升方法，制备得到的高镍三元正极片既具有高压实密度，又不会降低电池的使用寿命及安全性能，电学性能良好。为达到上述目的，本专利技术创造的技术方案是这样实现的：一种高镍三元正极片压实密度的提升方法，至少包括如下步骤：将大粒径的LiNizCoxMnyO2二次颗粒与小粒径的LiNizCoxMnyO2单晶颗粒混合得到正极材料混合物，其中Z≥0.6且X+Y+Z＝1.0。进一步的，所述大粒径的LiNizCoxMnyO2二次颗粒与小粒径的LiNizCoxMnyO2单晶颗粒混合的质量比为7:3-5:5。进一步的，所述正极材料混合物的层孔隙率为20％-30％。进一步的，所述LiNizCoxMnyO2二次颗粒的中值粒径为9-15μm，所述LiNizCoxMnyO2单晶颗粒的中值粒径为2-6μm。进一步的，所述LiNizCoxMnyO2二次颗粒为LiNizCoxMnyO2一次颗粒的团聚体，LiNizCoxMnyO2二次颗粒的微观形貌为二次球。进一步的，所述LiNizCoxMnyO2单晶颗粒的微观形貌为单晶。进一步的，将所述的正极材料混合物与导电剂、粘结剂、溶剂混合均匀后涂布于金属箔材上，烘干、压实得到高镍三元正极片。进一步的，所述正极材料混合物的质量占所述高镍三元正极片质量的90％-97％。进一步的，所述导电剂为炭黑，导电石墨中的一种或两种的混合物，所述粘结剂为聚偏氟乙烯。使用所述高镍三元正极片来组装电池：(1)正极：上述方法制备得到的高镍三元正极片；(2)负极：将负极活性材料与导电剂、粘结剂、溶剂混合均匀后涂布于金属箔材上，烘干、压实得到负极片，其中负极活性材料为锂合金、碳、石油焦、活性炭、石墨、碳纤维、碳纳米管中的一种或多种，负极活性材料的质量占负极片质量的90％-97％，导电剂为炭黑，导电石墨的一种或两种的混合物，粘结剂为PVDF或SRB与CMC的混合物。(3)隔膜：聚烯烃微孔隔膜，厚度为10-20um，孔隙率为40％-50％。(4)电解液：电解液为LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiBO3、LiN(CF3SO2)2、Li(CF3SO2)3中的一种或多种的组合，电解液的浓度为0.5-1.5M。电解液中还可添加提高电解液电导率、热稳定性、机械性能、改善界面性质的填料，如Al2O3、SiO2、TiO2、高岭土等。(5)成膜添加剂：碳酸亚乙烯酯(VC)和亚硫酸丙烯酯(PS)中的一种或二者的混合。将正极片、负极片与隔膜叠片、封装、注液后得到的电芯进行充/放电试验。相对于现有技术，本专利技术创造所述的高镍三元正极片压实密度的提升方法具有以下优势：制备得到的高镍三元正极片既具有高压实密度，又不会降低电池的使用寿命及安全性能，电学性能良好。正极材料混合物由不同颗粒结构及不同颗粒尺寸的LiNizCoxMnyO2高镍三元材料粒子混合，既可以保留小粒径颗粒单晶结构的高压实特征，又可以保持大粒径颗粒二次结构的高功率性和高能量密度性能，两者混合可以既可以提升正极片的压实密度，又可以提升电芯能量密度和功率性能。小粒径颗粒的单晶结构抗压实能力远高于大粒径的二次颗粒结构，小颗粒单晶体在混合物中起到结构支柱作用，如果单纯使用小粒径颗粒单晶体会导致电池能量密度和功率性能降低，但是如果单纯使用大粒径颗粒会导致电极片的压实密度较低。因此大粒径的二次颗粒掺入部分小粒径单晶颗粒，既能保持材料高能量密度特性，又能提高材料压实性能，进一步提升电芯单位体积内的能量密度。附图说明构成本专利技术创造的一部分的附图用来提供对本专利技术创造的进一步理解，本专利技术创造的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术创造，并不构成对本专利技术创造的不当限定。在附图中：图1为本专利技术创造实施例1所述的高镍三元正极片横切面的SEM图；图2为本专利技术创造实施例2所述的高镍三元正极片横切面的SEM图；图3为本专利技术创造实施例与对比例电性能测试结果图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术创造。一种高镍三元正极片压实密度的提升方法，至少包括如下步骤：将大粒径的LiNizCoxMnyO2二次颗粒与小粒径的LiNizCoxMnyO2单晶颗粒混合得到正极材料混合物，其中Z≥0.6且X+Y+Z＝1.0。正极材料混合物由不同颗粒结构及不同颗粒尺寸的LiNizCoxMnyO2高镍三元材料粒子混合，既可以保留小粒径颗粒单晶结构的高压实特征，又可以保持大粒径颗粒二次结构的高功率性和高能量密度性能，两者混合可以既可以提升正极片的压实密度，又可以提升电芯能量密度和功率性能。小粒径颗粒的单晶结构抗压实能力远高于大粒径的二次颗粒结构，小颗粒单晶体在混合物中起到结构支柱作用，如果单纯使用小粒径颗粒单晶体会导致电池能量密度和功率性能降低，但是如果单纯使用大粒径颗粒会导致电极片的压实密度较低。因此大粒径的二次颗粒掺入部分小粒径单晶颗粒，既能保持材料高能量密度特性，又能提高材料压实性能，进一步提升电芯单位体积内的能量密度。所述大粒径的LiNizCoxMnyO2二次颗粒与小粒径的LiNizCoxMnyO2单晶颗粒混合的质量比为7:3-5:5。由于小粒径单晶颗粒循环过程中体积膨胀较大，易造成颗粒间断裂致使导电剂失活，因此单晶晶颗粒掺杂比例过大反而会降低电池循环寿命，而单晶颗粒掺杂比例太小会使得压实密度提高较小，对电池能量密度的提升影响不太大。所述正极材料混合物的层孔隙率为20％-30％。所述LiNizCoxMnyO2二次颗粒的中值粒径为9-15μm，所述LiNizCoxMnyO2单晶颗粒的中值粒径为2-6μm。所述LiNizCoxMnyO2二次颗粒为LiNizCoxMnyO2一次本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高镍三元正极片压实密度的提升方法，其特征在于：至少包括如下步骤：将大粒径的LiNi

【技术特征摘要】
1.一种高镍三元正极片压实密度的提升方法，其特征在于：至少包括如下步骤：将大粒径的LiNizCoxMnyO2二次颗粒与小粒径的LiNizCoxMnyO2单晶颗粒混合得到正极材料混合物，其中Z≥0.6且X+Y+Z＝1.0。


2.根据权利要求1所述的一种高镍三元正极片压实密度的提升方法，其特征在于：所述大粒径的LiNizCoxMnyO2二次颗粒与小粒径的LiNizCoxMnyO2单晶颗粒混合的质量比为7:3-5:5。


3.根据权利要求1所述的一种高镍三元正极片压实密度的提升方法，其特征在于：所述正极材料混合物的层孔隙率为20％-30％。


4.根据权利要求1所述的一种高镍三元正极片压实密度的提升方法，其特征在于：所述LiNizCoxMnyO2二次颗粒的中值粒径为9-15μm，所述LiNizCoxMnyO2单晶颗粒的中值粒径为2-6μm。


5.根据权利要求1所述的一种高镍三元正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵霞，李文文，李兴旺，马华，
申请(专利权)人：天津市捷威动力工业有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12