一种电池活性物质二次颗粒及制备方法和电池技术

本发明专利技术提供了一种电池活性物质二次颗粒及制备方法和电池，属于电化学技术领域。本发明专利技术利用粘合剂把纳米活性物质颗粒和导电剂粘接在一起，经过压制后再次粉碎形成粒径更大的二次颗粒，这种粒径更大的活性物质二次颗粒导电性好、离子扩散速度快、纳米颗粒之间粘接强度高。用这种大粒径的活性物质二次颗粒制作的电池极片具有更大孔隙或离子通道，采用该极片的电池拥有更好的大功率放电性能和充放电循环稳定性。环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种电池活性物质二次颗粒及制备方法和电池


[0001]本专利技术属于电化学
，涉及一种电池活性物质二次颗粒及制备方法和电池。

技术介绍

[0002]自从电池技术出现以来给人类的生活带来了很多的方便，但是目前各类电池都面临能量密度较低的问题。开发高能量密度的电池，将具有十分重要的价值。二氧化锰拥有308 mAhg
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1的理论容量，可以和锌负极制作高能量密度的电池，但由于二氧化锰是绝缘体，导电性很差，而且锌离子在二氧化锰晶格中扩散速度比较慢，导致用二氧化锰制备的电池大功率放电性能很差，而且充放电循环过程中活性物材料晶格反复膨胀收缩会导致活性材料粉碎脱落，除了二氧化锰材料外，二氧化钛、二硫化钛、锂离子电池用负极硅等也面临诸如活性材料充放循环粉碎脱落、导电性差、离子扩散慢等问题。降低电池活性材料的粒度，如把活性材料制成纳米颗粒，缩短离子通道、提高导电性等方法均能有效提高电池活性材料的离子扩散速度，提高电池放电功率，并能减少电池活性材料充放电导致材料粉碎脱落的问题，但是纳米颗粒制备的电池极片孔隙小离子扩散速度慢，这也会严重影响电池的大功率放电性能。把纳米活性物质颗粒制成二次大颗粒，对缓解上述问题将有重要的作用。

技术实现思路

[0003]把电池的纳米活性材料制成粒度更大的二次颗粒，能够提升电池大功率放电性能，缓解充放电循环过程中活性材料粉碎脱落等问题，但随着活性材料粒径增大，材料的导电性会变差，而且组成二次大颗粒的纳米颗粒之间需要很强的结合力才能最大程度上减少活性颗粒的粉碎问题。如果把纳米活性材料、导电剂和粘合剂混合粘接成大的二次颗粒，然后用这种大的二次颗粒制作电池极片，二次颗粒内部由于引入了导电材料，将具有比无导电剂的二次颗粒更高的导电性，另外二次颗粒内部引入的粘合剂能把小粒径的纳米活性材料粘结在一起，粘合剂具有一定弹性，对电池充放电循环过程中二次活性材料膨胀收缩将起一定缓冲作用，抑制二次活性材料颗粒充放电过程中粉碎脱落，同时用大颗粒的活性物质二次颗粒制作的电池极片拥有较大的孔隙，可以提供大的离子通道，使电池具备了大电流充放电的条件。针对以上问题，本专利技术提供了一种电池活性物质二次颗粒及制备方法和电池。
[0004]专利技术技术方案如下：一种电池活性物质二次颗粒，所述活性物质二次颗粒由纳米活性材料和粘合剂组成，所述纳米活性材料是平均粒径不大于200nm的颗粒状或片状活性物质或直径不大于200nm的棒状活性物质，所述二次颗粒是平均粒径为0.3μm～50μm的大颗粒，所述粘合剂含量不大于二次颗粒总质量的8%。
[0005]上述一种电池活性物质二次颗粒，所述活性物质二次颗粒还包括导电剂，所述活性物质二次颗粒由纳米活性材料、导电剂和粘合剂共同组成。
[0006]上述任意一种电池活性物质二次颗粒，所述粘合剂含量优选二次颗粒总质量的1%～4%。
[0007]上述任意一种电池活性物质二次颗粒，所述粘合剂优选聚偏氟乙烯、聚丙烯酸及衍生物粘合剂、聚丙烯腈及衍生物粘合剂、丁苯橡胶类粘合剂、聚四氟乙烯粘合剂、丙烯酸类和丙烯腈类多元共聚粘合剂中的一种或一种以上组合。
[0008]一种电池活性物质二次颗粒制备方法，包括以下步骤：（1）量取粘合剂加入溶剂中搅拌分散均匀，量取纳米活性材料加入前述溶剂中搅拌或超声分散成均匀的浆料；（2）把步骤（1）所得分散均匀的浆料转入机械加压磨具中烘干，然后将烘干的浆料在5～30MPA压力下压制成饼；（3）将步骤（2）由活性物质浆料压制的饼粉碎成平均粒径0.3μm～50μm的大颗粒，即得电池活性物质二次颗粒。
[0009]一种电池活性物质二次颗粒制备方法，包括以下步骤：（1）量取粘合剂加入溶剂中搅拌分散均匀，量取导电剂加入前述溶剂中搅拌或超声分散均匀，量取纳米活性材料加入前述溶剂中搅拌或超声分散成均匀的浆料；（2）把步骤（1）所得分散均匀的浆料转入机械加压磨具中烘干，然后将烘干的浆料在5～30MPA压力下压制成饼；（3）将步骤（2）由活性物质浆料压制的饼粉碎成平均粒径0.3μm～50μm的大颗粒，即得电池活性物质二次颗粒。
[0010]一种由活性物质二次颗粒制备的电池，所述电池的正极片或负极片采用本专利技术的活性物质二次颗粒制备而成。
[0011]上述电池活性物质，本专利技术没有特别限制，可以是本领域的常规选择，如二氧化锰、二氧化钛、二硫化钛、硫、硅、锡、二氧化锡、石墨、碳等材料中的任何一种或一种以上。
[0012]本专利技术所述电池，可以是锌/二氧化锰电池、二硫化钛/二氧化锰组合的铝离子电池或镁离子电池、二氧化钛/二氧化锰组合的铝离子电池或镁离子电池，其它锂离子电池、钠离子电池、镁离子电池以及锌离子电池中的任意一种。
[0013]本专利技术利用粘合剂把纳米活性物质颗粒和导电剂粘接在一起，经过压制后再次粉碎形成粒径更大的二次颗粒，用这种大粒径的活性物质二次颗粒制作的电池极片，活性物质具有纳米颗粒材料的高导电性和快的离子扩散速度，由于原始纳米活性材料颗粒之间引入了有弹性的粘合剂，活性物质的循环性能也有很大提升，另外采用大粒径的二次颗粒制作的电池极片也具有更大的孔隙，电解液中的离子具有较快的传输速度，电池的大功率充放电性能也得到了提升。
[0014]综上，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种电池活性物质二次颗粒及制备方法和电池，本专利技术把纳米活性材料、导电剂和粘合剂混合制成粒径更大的活性物质二次颗粒，用这种粒径更大的活性物质二次颗粒制作的电池极片拥有更高的导电性，更优异的充放电循环性能，用这种活性物质二次颗粒制作的电池具有更好的大功率充放电性能。
附图说明
[0015]无。
具体实施方式
[0016]以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0017]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。
[0018]以下将通过实施例对本专利技术进行详细描述。
[0019]以下实施例所采用的纳米二氧化锰为α型二氧化锰（粒径45nm），电池极片的二氧化锰载量统一为5mg/cm2，电解液为2mol/L硫酸锌+0.2mol/L硫酸锰水溶液，负极为金属锌粉与粘合剂混合压制的负极片，隔膜为玻璃纤维隔膜，组装软包电池进行1C放电测试。粘合剂分别为聚偏氟乙烯（PVDF）、聚丙烯酸及衍生物粘合剂(LA136D)、丁苯橡胶类粘合剂(SBR) ，溶剂为N
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甲基吡咯烷酮(NMP)和水，以下实例所涉及比例均为固体的质量比。
[0020]实施例1按纳米二氧化锰:碳纳米管:PVDF:NMP=91:5:4:400准备配料，量取PVDF加入NMP中搅拌均匀，量取碳纳米管加入前述溶剂中搅拌分散均匀，量取纳米二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池活性物质二次颗粒，其特征在于，所述活性物质二次颗粒由纳米活性材料和粘合剂组成，所述纳米活性材料是平均粒径不大于200nm的颗粒状或片状活性物质或直径不大于200nm的棒状活性物质，所述二次颗粒平均粒径为0.3μm～50μm的大颗粒，所述粘合剂含量不大于二次颗粒总质量的8%。2.根据权利要求1所述一种电池活性物质二次颗粒，其特征在于，所述活性物质二次颗粒还包括导电剂，所述活性物质二次颗粒由纳米活性材料、导电剂和粘合剂共同组成。3.根据权利要求1
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2所述一种电池活性物质二次颗粒，其特征在于，所述粘合剂含量优选二次颗粒总质量的1%～4%。4.根据权利要求1
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2所述一种电池活性物质二次颗粒，其特征在于，所述粘合剂优选聚偏氟乙烯、聚丙烯酸及衍生物粘合剂、聚丙烯腈及衍生物粘合剂、丁苯橡胶类粘合剂、聚四氟乙烯粘合剂、丙烯酸类和丙烯腈类多元共聚粘合剂中的一种或一种以上组合。5.一种电池活性物质二次颗粒制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张韩生，
申请(专利权)人：张韩生，
类型：发明
国别省市：