一种补锂正极极片、制备方法及锂离子电池技术

本发明专利技术涉及一种补锂正极极片、制备方法及锂离子电池，补锂正极极片包括正极集流体、正极集流体表面依次设有底涂层、活性物质层，底涂层包括导电剂CNT

【技术实现步骤摘要】
一种补锂正极极片、制备方法及锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种补锂正极极片、制备方法及锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池因具有高工作电压、高能量密度、长寿命、宽工作温度范围和环境友好等优点，被广泛应用于3C数码产品、电动工具、电动汽车、航空航天等领域。目前，磷酸铁锂是电动乘用车、电动大型车和电动专用车的主要动力电池材料之一。
[0003]随着储能市场规模的扩大，对磷酸铁锂锂离子电池的循环寿命的要求也越来越高，目前行业普遍公认的提升循环寿命的方法通过对正极或负极进行预补锂。负极补锂一般是将金属锂粉、箔、片与负极材料发生反应，但这种方式存在锂化试剂化学稳定性差，活泼锂对环境要求高（湿度小于1%），导致负极补锂工艺繁琐且安全风险大，电池成本较高，电池一致性差，实际生产应用难度很大。正极补锂一般是将补锂材料（如Li2NiO2材料）与正极材料按比例混合，调浆后制成电芯，在首次充电过程中，释放出过量的锂，补充负极表面形成SEI膜所消耗的锂，从而完成化锂，相比于负极补锂，正极补锂无需改变现有电池生产的工艺，因而具有成本低、简单化、安全性高的特点，更加具有工业应用前景。
[0004]现有的正极补锂存在以下缺陷：（1）正极补锂材料价格较贵，会降低正极主材的占比；（2）正极补锂一次补锂，不具有持续性；（3）正极补锂材料Li2NiO2在充放电过程中会释放出氧气，释放的氧气会与电解液发生反应，从而恶化电池的稳定性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种补锂正极极片，具有加工性能好，补锂分散均匀，价格便宜，无需降低正极主材的占比，可以持续缓慢补锂，且使用该补锂正极极片所制备的锂离子电池常温循环性能优异。
[0006]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种补锂正极极片，包括正极集流体、所述正极集流体表面依次设有底涂层、活性物质层，所述底涂层和活性物质层均含有导电剂CNT
‑
Li，所述导电剂CNT
‑
Li由以下制备方法制备得到：将酸洗处理后的CNT粉末、碳酸锂或氢氧化锂粉末、表面活性剂PVP、去离子水，混合搅拌一定时间，再将pH值调为7
±
1，后依次抽滤、洗涤、干燥得到CNT
‑
Li；优选的，酸洗处理后的CNT粉末为经王水（浓盐酸和浓硝酸按体积比3:1混合而成），处理的CNT粉末。
[0007]优选的，所述底涂层还包括第一粘结剂、酸碱中和剂、导电剂、第一溶剂；所述活性物质层还包括磷酸铁锂、第二粘结剂、导电剂、第二溶剂。
[0008]优选的，所述第一粘结剂为PAA、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯中的至少一种，所述酸碱中和剂为氢氧化钙、氢氧化钾、氢氧化钠中至少一种，所述第一溶剂为去离子水。
[0009]优选的，所述第二粘结剂为PVDF、PI中至少一种，所述导电剂为CNT
‑
Li，所述第二
溶剂为NMP。
[0010]优选的，所述底涂层中导电剂CNT
‑
Li、第一粘结剂、酸碱中和剂、第一溶剂的质量比为1
‑
15：10
‑
50：0.2
‑
1.8：30
‑
90。
[0011]优选的，所述活性物质层中导电剂CNT
‑
Li、磷酸铁锂、第二粘结剂、第二溶剂的质量比为0.5
‑
1.5：30
‑
50：1
‑
2：30
‑
50。
[0012]优选的，所述导电剂CNT
‑
Li具体由以下制备方法制备得到：取10份酸洗处理后的CNT粉末，加入20
‑
30份碳酸锂或氢氧化锂粉末，加入1
‑
3份表面活性剂PVP，加入300
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400份去离子水，公转15
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30rpm，自转10
‑
13m/s，搅拌60
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120min后，测试浆料的pH值，并加入10
‑
15份的草酸，调节pH值为7
±
1，得CNT
‑
Li浆料，然后CNT
‑
Li浆料依次进行抽滤，洗涤，干燥，得到CNT
‑
Li粉末。
[0013]本专利技术的又一目的是提供一种补锂正极极片的制备方法，包括以下制备步骤：（1）制备底涂层胶液：按顺序依次加入粘结剂、酸碱中和剂、一半溶剂，混合均匀，得到底涂层胶液；（2）制备底涂层浆料：将步骤（1）得到的底涂层胶液、导电剂CNT
‑
Li和剩余一半溶剂，混合均匀，得到底涂层浆料；（3）制备活性物质层浆料：将磷酸铁锂、粘结剂、导电剂CNT
‑
Li、溶剂，混合均匀，得到活性物质层浆料；（4）制备补锂正极极片：将步骤（2）的底涂层浆料涂覆在正极集流体表面，经烘干得到含底涂层的正极片，再将步骤（3）的正极浆料涂覆在含底涂层的正极片表面，经烘干得到补锂正极极片。
[0014]优选的，步骤（4）采用的正极集流体是铝箔，厚度为8
‑
20μm。
[0015]优选的，步骤（4）的底涂层的涂布面密度为5
‑
25g/m2。
[0016]优选的，步骤（4）的活性物质层的涂布面密度为100
‑
400g/m2。
[0017]本专利技术的另一目的是提供一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片、电解液、隔膜和外壳，其中，正极片为上述的补锂正极极片。
[0018]优选的，所述外壳为钢壳、铝壳或塑料壳。
[0019]优选的，所述隔膜为带有涂层的基膜；其中，基膜为PE或PP，涂层为陶瓷、勃姆石、PVDF、PMMA、芳纶中的一种或几种，隔膜的总厚度是4
‑
30μm。
[0020]优选的，所述负极片包括石墨、导电剂、分散剂和粘结剂，其中石墨：导电剂：分散剂：粘结剂的质量比为90
‑
99：0.5
‑
4：0.4
‑
2.0：1
‑
3.5。
[0021]优选的，所述电解液包括锂盐、溶剂和添加剂，其中锂盐为0.8
‑
1.2mol/L的LiPF6，溶剂为EC：EMC：DEC=20
‑
40：40
‑
60：10
‑
30（质量比），添加剂为2
‑
3%VC。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的优点在于： （1）相比较于现有技术正极补锂用富锂材料（如Li2NiO2材料），本专利技术的补锂是通过正极底涂和正极配方中的导电剂CNT来实现的，利用酸洗后的CNT表面的羧基结合锂离子形成CNT
‑
Li，加工性能好，均匀分散在底涂和正极中，补锂均匀，且价格相对便宜，不会降低正极主材的占比，不会降低电池的能量密度。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种补锂正极极片，包括正极集流体，所述正极集流体表面依次设有底涂层、活性物质层，其特征在于：所述底涂层和活性物质层均含有导电剂CNT
‑
Li，所述导电剂CNT
‑
Li由以下制备方法制备得到：将酸洗处理后的纳米碳管CNT粉末、碳酸锂或氢氧化锂粉末、表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮PVP、去离子水混合均匀，再将pH值调为7
±
1，后依次抽滤、洗涤、干燥得到CNT
‑
Li；所述底涂层还包括第一粘结剂、酸碱中和剂、导电剂、第一溶剂；所述活性物质层还包括磷酸铁锂、第二粘结剂、导电剂、第二溶剂。2.根据权利要求1所述的补锂正极极片，其特征在于：所述第一粘结剂为PAA、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯中至少一种，所述酸碱中和剂为氢氧化钙、氢氧化钾、氢氧化钠中至少一种，所述第一溶剂为去离子水。3.根据权利要求1所述的补锂正极极片，其特征在于：所述第二粘结剂为PVDF，PI中至少一种，所述第二溶剂为NMP。4.根据权利要求1所述的补锂正极极片，其特征在于：所述底涂层中导电剂CNT
‑
Li、第一粘结剂、酸碱中和剂、第一溶剂的质量比为：1
‑
15：10
‑
50：0.2
‑
1.8：30
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90。5.根据权利要求1所述的补锂正极极片，其特征在于：所述活性物质层中导电剂CNT
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Li、磷酸铁锂、第二粘结剂、第二溶剂的质量比为：0.5
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1.5：30
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50：1
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2：30
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50。6.根据权利要求1所述的补锂正极极片，其特征在于：所述导电剂CNT
‑
Li具体由以下制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐亮，居正伟，葛科，
申请(专利权)人：江苏海基新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：