一种锂离子电池正极电极片的制备方法技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池正极电极片的制备方法，该锂离子电池包括正极电极片、负极电极片、隔膜、电解液和外壳，所述的正极电极片包括正极涂布层、补锂层和正极集流体，所述的负极电极片包括负极涂布层和负极集流体，所述的电解液为1M的LiPF6/EC:DEC(体积比1:1)，所述的隔膜为cellgard2400。本发明专利技术的特点是先采用匀浆

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极电极片的制备方法


[0001]本专利技术涉及电化学储能
，特别涉及一种锂离子电池正极电极片的制备方法。

技术介绍

[0002]在锂离子储能器件中，对于碳质/硅碳嵌锂负极来说，其在首次充电过程都存在一定程度的不可逆嵌锂(负极表面形成固体电解质相界面膜，即SEI膜，永久地消耗一部分来自正极的锂)，造成锂离子储能器件首次循环的库仑效率偏低，最终导致锂离子储能器件的容量和能量密度降低。针对该问题，可以从正极材料外再寻找到一个锂源，让SEI膜的形成消耗外界锂源的锂离子，这样就可以保证正极脱嵌的锂离子不会浪费于化成过程，最终就可以提高全电池容量和能量密度。这个提供外界锂源的过程，就是预锂化。
[0003]目前，预锂化的方法分为负极补锂技术和正极补锂技术，负极补锂技术中补锂试剂(锂箔、锂粉和硅化锂粉)容量高，但操作复杂、对环境要求高；通过在正极中添加补锂添加剂的正极补锂技术安全稳定性高，与现有电池生产工艺兼容性好。开发补锂容量高，使用量小，补锂后残余量小的添加剂体系是正极补锂技术的研究方向。正极补锂添加剂二元锂化合物的理论比容量高，如Li2O和Li3N的理论比容量分别达到1797mAh/g和2309mAh/g，只需要少量的添加，就可实现一定的补锂效果。理论上，这些材料在补锂后的残余物是O2、N2等，可在电池形成SEI膜过程中排出的气体。但Li3N作为预锂添加剂时，由于其自身反应活性高，其与现有的制备电极浆料的所用溶剂不能兼容；Li2O作为预锂添加剂时，需要在催化剂的作用下才能分解，而催化剂的引入会增加电池的非活性物质质量，降低电池能量密度。因此，需要一种与现有电池制备工艺兼容且具有较高容量的正极补锂材料，用于补偿锂离子储能器件的负极SEI膜消耗的活性锂，提高其能量密度。
[0004]申请号为201810282994.9的中国专利公开了一种含Li2O2的补锂浆料的制备方法，即将补锂材料Li2O2、液体分散剂以及导电材料和粘结剂混合先制成补锂浆料，然后将其以涂覆、浸蘸和/或喷涂的方式附着在已制好的正极极片表面形成补锂涂层，通过首圈充电过程，补锂涂层中的Li2O2分解，其中的锂嵌入负极用于弥补不可逆的锂损失。虽然该专利技术中Li2O2一定程度上补偿了负极SEI膜消耗的活性锂，但是该方法尚有不足，补锂涂层在正极表面，首圈充电过程补锂材料Li2O2分解后，正极表面会残留一层由导电剂和粘结剂组成的涂层，其将阻碍电池中锂离子在正极的传输，导致正极容量难以充分发挥；即使将补锂浆料直接加入到正极浆料中，也会存在正极非活性物质比例增加的问题，同样影响正极的容量得以发挥和降低电池整体能量密度。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中关于弥补首周负极SEI损耗活性锂存在的技术不足问题，本专利技术提供一种含Li2O2的补锂溶液的制备方法，该方法无需引入非活性物质，通过引入二元补锂添加剂Li2O2来补偿负极SEI膜消耗的活性锂，提高电池的首圈库仑效率，进而提高电池
的实际放电比容量和能量密度。补锂剂能够完全脱锂的同时不影响正极的容量发挥；此外该方法制备简单，适合工业化生产。
[0006]本专利技术技术方案如下：
[0007]一方面，本专利技术提供了一种锂离子电池正极电极片的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0008]1)制备正极浆料，将所述正极浆料涂布在正极集流体一侧的表面，烘干后，形成正极涂布层；
[0009]2)配置过氧化锂/无水甲醇溶液，将所述过氧化锂/无水甲醇溶液滴涂在正极涂布层表面，或将所述正极涂布层浸蘸于过氧化锂/无水甲醇溶液中，挥发甲醇后进行压片处理，得正极电极片。
[0010]优选地，所述过氧化锂/无水甲醇溶液中过氧化锂的质量分数为0.5wt％
‑
5wt％；所述压片采用辊压方式进行，辊压压力2
‑
5MPa。
[0011]优选地，所述正极涂布层为多孔结构，孔隙率为30
‑
50％；所述过氧化锂于正极电极片上的负载量为0.1
‑
0.5mg/cm2。
[0012]优选地，所述正极电极片中，过氧化锂所占质量为1
‑
10％。
[0013]作为进一步地优选，所述正极电极片中，过氧化锂所占质量为3
‑
5wt％。
[0014]优选地，所述正极浆料的制备方法为：将正极活性材料：导电剂：粘结剂按照(80
‑
95)：(2
‑
10)：(3
‑
10)的质量比例加入溶剂中，搅拌均匀后，得正极浆料。
[0015]优选地，所述正极活性材料为磷酸铁锂、钴酸锂、三元正极、活性碳材料或导电聚合物中至少一种。
[0016]优选地，所述导电剂为Super p、乙炔黑或碳纳米管中至少一种；所述粘结剂为聚偏氟乙烯、水溶性丁苯橡胶、羧甲基纤维素纳中至少一种。
[0017]作为进一步地说明，上述制备方法具体步骤如下：按着正极材料质量配比，首先，以N,N
‑
二甲基吡咯烷酮为溶剂，配置5％
‑
10％质量浓度的粘结剂PVDF溶液；然后，将LFP(磷酸铁锂)：导电剂Super P分别加入到上述粘结剂体系中，同时进行机械搅拌，搅拌速度为300
‑
800r/min，用N,N
‑
二甲基吡咯烷酮为溶剂调节浆料固含量至35
‑
45％，搅拌5
‑
20h后即制得正极浆料；最后，将上述正极浆料涂布于铝箔集流体上，去除溶剂N,N
‑
二甲基吡咯烷酮后(即加热烘干，温度为90
‑
130℃)即形成正极涂布层。
[0018]另一方面，本专利技术提供了一种上述方法制备的锂离子电池正极电极片。
[0019]再一方面，本专利技术提供了上述锂离子电池正极电极片在锂离子电池中的应用。
[0020]结合上述锂离子电池正极电极片的制备方法，作为进一步的说明，本专利技术所用的锂离子电池可以通过以下方法制备：
[0021]1)制备正极电极片和负极电极片；
[0022]采用正极活性材料：导电剂：粘结剂＝8:1:1的比例制备正极浆料，然后将其涂布在铝箔集流体上，制得的正极电极片孔隙率为30
‑
50％；采用负极活性材料：导电剂：粘结剂＝85:9:6的比例制备负极浆料，然后将其涂布在铜箔集流体上，制得的负极极片孔隙率为40
‑
60％；
[0023]2)配置质量分数为0.5wt％
‑
5wt％的过氧化锂/无水甲醇溶液；将上述配好的过氧化锂/甲醇溶液滴涂在组装电池时面向负极的正极表面，挥发甲醇溶剂后对正极进行辊压
Denka black(Dk)，保持搅拌30min，最后加入3.5g过氧化锂，继续搅拌30min，直至形成浆料；
[0036](2)将LiFePO4(LFP)作为正极活性材料，Super p作为导电添加剂，以PVDF为粘结剂，按照本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极电极片的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：1)制备正极浆料，将所述正极浆料涂布在正极集流体一侧的表面，烘干后，形成正极涂布层；2)配置过氧化锂/无水甲醇溶液，将所述过氧化锂/无水甲醇溶液滴涂在正极涂布层表面，或将所述正极涂布层浸蘸于过氧化锂/无水甲醇溶液中，挥发甲醇后进行压片处理，得所述正极电极片。2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述过氧化锂/无水甲醇溶液中过氧化锂的质量分数为0.5wt％
‑
5wt％；所述压片采用辊压方式进行，辊压压力2
‑
5MPa。3.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述正极涂布层为多孔结构，孔隙率为30
‑
50％；所述过氧化锂于正极电极片上的负载量为0.1
‑
0.5mg/cm2。4.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述正极电极片中，过氧化锂所占质量为1
‑
10％。5.按照权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述正极电极片中，过氧化锂所占质量为3
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：刘翠连，李先锋，张洪章，张华民，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：