二次电池的阴极浆料制造技术

一种在水中具有改善稳定性的阴极浆料，其包含粘结剂、溶剂、阴极活性材料，特别是含镍的阴极活性材料和具有化学式R1R2R3N的碱。含镍的阴极活性材料的预处理可以通过防止不期望的材料的分解来改善阴极的稳定性。另外，包含以所述阴极浆料所制备的阴极的电池显示出优异的电化学性能。的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池的阴极浆料


[0001]本专利技术涉及电池的领域。具体地，本专利技术涉及锂离子电池的阴极浆料。

技术介绍

[0002]在过去的数十年中，锂离子电池(LIB)由于其优异的能量密度、长的循环寿命和高放电能力，在各种应用尤其是消费类电子产品中被广泛应用。由于电动车辆(EV)和电网储能的市场快速发展，高性能、低成本的LIB对目前大规模储能设备提供了最有前景的选择之一。
[0003]使用例如锂镍锰钴氧化物(NMC)和锂镍钴铝氧化物(NCA)的多元锂过渡金属氧化物变得受欢迎，是因为其优异的电化学性质优于例如LiMnO2、LiCoO2和LiNiO2的传统的阴极活性材料。这种优异的电化学性质包括高的能量密度和优异的容量性能。
[0004]目前，一般通过在例如N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮(NMP)的有机溶剂中分散阴极活性材料、粘结剂材料和导电剂来制备阴极浆料，然后将阴极浆料涂覆在集流器上，并干燥，来制备阴极。
[0005]由于环境和易处理的原因，优选使用水性溶液代替有机溶剂，所以考虑到使用水性浆料。然而，含镍的阴极活性材料可在电极制备过程中与水反应，这会导致阴极活性材料中的金属从阴极活性材料中浸出并导致性能下降。阴极活性材料表面的锂的溶解，会导致可溶性碱的形成。高含量的可溶性碱会提高阴极浆料的pH，其可能会影响在阴极浆料中的组分(例如阴极活性材料)的分散均匀性，以及粘结剂材料的粘结力。它能同样对电极的金属部件(例如集流器)有负面影响，从而对阴极活性材料的性能有不利影响。例如，阴极活性材料会与铝箔集流器反应生成Al(OH)3沉淀物，这会阻碍锂离子的传输，从而降低电池的容量保持率。这些因素都会导致弱电化学性能。通常地，pH调节剂是用来调节阴极浆料的pH。然而，此类添加剂同样可能对发生在阴极的电化学过程有不利影响，尤其是在高电压和高温下，继而降低电池性能。相应地，在阴极浆料制备过程中防止锂从阴极活性材料的表面溶解是可取的。
[0006]欧洲专利申请公开号3044822A公开了一种水性锂过渡金属氧化物阴极浆料。该浆料包含锂过渡金属氧化物粉末，其由含有含聚合物的涂层的初级颗粒组成。涂层由两层组成。外层包含含氟聚合物，该含氟聚合物通过减少水的表面覆盖范围来防止与水发生的使pH升高的离子交换反应。内层包含外层的聚合物与锂过渡金属氧化物之间的反应产物，例如LiF，其中该反应分解表面的碱并降低氧化物的碱电势。但是，含氟聚合物会增加电阻，从而导致电池性能下降，并对人类健康和环境构成风险。
[0007]鉴于上文，开发一种使用简单、快速和环境友好的方法制备用于具有良好的电化学性能的锂离子电池的含镍阴极活性材料的阴极浆料的方法总是需要的。

技术实现思路

[0008]通过本文所公开的各个方面和实施例满足了前述需求。本文提供了一种二次电池
的阴极浆料，包含阴极活性材料、粘结剂、溶剂和具有化学式R1R2R3N的碱，其中，R1、R2和R3各自独立地是H、C1‑6烷基、C3‑6环烷基、C1‑6杂烷基、C4‑6环烷基烷基、C2‑6烷氧基烷基或C3‑6烷氧基烷氧基烷基，其中C1‑6烷基、C3‑6环烷基、C1‑6杂烷基、C4‑6环烷基烷基、C2‑6烷氧基烷基或C3‑6烷氧基烷氧基烷基可任意地被一个或多个取代基取代，其中每个取代基独立地为烷基或环烷基。
[0009]在一些实施例中，R1、R2和R3各自独立地为C1‑4烷基、C3‑5环烷基、C1‑4杂烷基、C2‑4烷氧基烷基或C3‑5烷氧基烷氧基烷基。在其它实施例中，R1、R2和R3各自独立地为H、甲基、乙基、丙基、异丙基、环丙基、正丁基、叔丁基、异丁基、仲丁基、环丁基、戊基、甲氧基甲基、乙氧基甲基或甲氧基乙氧基甲基。在某些实施例中，碱选自由氨、甲胺、乙胺、丙胺、异丙胺、环丙胺、丁胺、正丁胺、叔丁胺、异丁胺、仲丁胺、环丁胺、二甲胺、N
‑
乙基甲胺、二乙胺、N
‑
甲基丙胺、N
‑
甲基环丙胺、N
‑
乙基
‑
N
‑
丙胺、N，2
‑
二甲基
‑1‑
丙胺、N
‑
叔丁基甲胺、二异丙胺、N
‑
甲基叔丁胺、三甲胺、N，N
‑
二甲基乙胺、N，N
‑
二乙基甲胺、N，N
‑
二甲基异丙胺、三乙胺及其组合所构成的群组。
[0010]在某些实施例中，阴极活性材料选自由Li
1+x
Ni
a
Mn
b
Co
c
Al
(1
‑
a
‑
b
‑
c)
O2、LiNi
0.33
Mn
0.33
Co
0.33
O2、LiNi
0.4
Mn
0.4
Co
0.2
O2、LiNi
0.5
Mn
0.3
Co
0.2
O2、LiNi
0.6
Mn
0.2
Co
0.2
O2、LiNi
0.7
Mn
0.15
Co
0.15
O2、LiNi
0.8
Mn
0.1
Co
0.1
O2、LiNi
0.92
Mn
0.04
Co
0.04
O2、LiNi
0.8
Co
0.15
Al
0.05
O2、LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、Li2MnO3及其组合构成的群组；其中
‑
0.2≤x≤0.2、0≤a<1、0≤b<1、0≤c<1且a+b+c≤1。
[0011]在一些实施例中，阴极活性材料包含或其本身是具有核和壳结构的核
‑
壳复合物，其中核和壳中的每一者独立地包含选自由Li
1+x
Ni
a
Mn
b
Co
c
Al
(1
‑
a
‑
b
‑
c)
O2、LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、Li2MnO3、LiCrO2、Li4Ti5O
12
、LiV2O5、LiTiS2、LiMoS2及其组合构成的群组的锂过渡金属氧化物；其中
‑
0.2≤x≤0.2、0≤a<1、0≤b<1、0≤c<1且a+b+c≤1。
[0012]在某些实施例中，阴极活性材料的锂流失被抑制了约1％至约50％的百分比。
[0013]在一些实施例中，溶剂是水或水和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种二次电池的阴极浆料，包含阴极活性材料、粘结剂、溶剂和具有化学式R1R2R3N的碱，其中，R1、R2和R3各自独立地是H、C1
‑
6烷基、C3
‑
6环烷基、C1
‑
6杂烷基、C4
‑
6环烷基烷基、C2
‑
6烷氧基烷基或C3
‑
6烷氧基烷氧基烷基，其中C1
‑
6烷基、C3
‑
6环烷基、C1
‑
6杂烷基、C4
‑
6环烷基烷基、C2
‑
6烷氧基烷基或C3
‑
6烷氧基烷氧基烷基可任意地被一个或多个取代基取代，其中每个取代基独立地为烷基或环烷基。2.如权利要求1所述的阴极浆料，其中R1、R2和R3各自独立地为C1
‑
4烷基、C3
‑
5环烷基、C1
‑
4杂烷基、C2
‑
4烷氧基烷基或C3
‑
5烷氧基烷氧基烷基。3.如权利要求1所述的阴极浆料，其中R1、R2和R3各自独立地为H、甲基、乙基、丙基、异丙基、环丙基、正丁基、叔丁基、异丁基、仲丁基、环丁基、戊基、甲氧基甲基、乙氧基甲基或甲氧基乙氧基甲基。4.如权利要求1所述的阴极浆料，其中所述碱选自由氨、甲胺、乙胺、丙胺、异丙胺、环丙胺、丁胺、正丁胺、叔丁胺、异丁胺、仲丁胺、环丁胺、二甲胺、N
‑
乙基甲胺、二乙胺、N
‑
甲基丙胺、N
‑
甲基环丙胺、N
‑
乙基
‑
N
‑
丙胺、N，2
‑
二甲基
‑1‑
丙胺、N
‑
叔丁基甲胺、二异丙胺、N
‑
甲基叔丁胺、三甲胺、N，N
‑
二甲基乙胺、N，N
‑
二乙基甲胺、N，N
‑
二甲基异丙胺、三乙胺及其组合构成的群组。5.如权利要求1所述的阴极浆料，其中所述阴极活性材料选自由Li1+xNiaMnbCocAl(1
‑
a
‑
b
‑
c)O2、LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2、LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2、LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2、LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2、LiNi0.7Mn0.15Co0.15O2、LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2、LiNi0.92Mn0.04Co0.04O2、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、Li2MnO3及其组合构成的群组；其中
‑
0.2≤x≤0.2、0≤a<1、0≤b<1、0≤c&l...

【专利技术属性】
技术研发人员：何锦镖，江英凯，
申请(专利权)人：坚能创智有限公司，
类型：发明
国别省市：