正极浆料、其制备方法、包含其的正极极片和锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种正极浆料、其制备方法、包含其的正极极片和锂离子电池。该制备方法包括：步骤S1，将正极材料、锰酸锂、导电剂的混合物进行第一烘烤，得到干燥的正极材料、干燥的锰酸锂和干燥的导电剂的混合物；将有机酸进行第二烘烤，得到无水有机酸；步骤S2，将无水有机酸、粘结剂、第一溶剂进行第一混合，得到胶液；步骤S3，将胶液、干燥的导电剂、干燥的锰酸锂、干燥的正极材料、第二溶剂进行第二混合，得到正极浆料。本申请的制备方法简单，通过有机酸和锰酸锂的配合，可以有效解决有机酸降低电池电压的问题，并提高电池的倍率充电性能和高温性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
正极浆料、其制备方法、包含其的正极极片和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体而言，涉及一种正极浆料、其制备方法、包含其的正极极片和锂离子电池。

技术介绍

[0002]近年来，各种电子产品、新能源汽车、储能设备、物联网、电动工具等发展迅猛，这些行业对锂离子电池的需求也越来越多。市场对锂离子电池需求在不断增加的同时，也对锂离子电池的产品质量要求越来越高，特别是在新能源汽车、各类电子产品领域，因为这些领域需要满足用户对产品不断提高的要求，如更大的充电倍率、更好的高温性能等。与汽油车相比，电动汽车充电需要消耗的时间远超过加油所需要的时间；而且电动汽车行驶与露天停放时高温会使得电池性能发生衰减，这两者都严重制约了电动汽车用户的增长。电子产品更是一直都在比拼快充性能，同时，电子产品发热现象无法根除，这要求锂离子电池不断提升倍率充电性能与高温性能。
[0003]与其他正极材料相比，三元正极材料和四元正极材料兼具高容量、高倍率、高电压等优点已经成为锂离子电池的主流正极材料，因而，对三元正极材料和四元正极材料倍率充电性能与高温性能的提升也迫在眉睫。但是，三元正极材料和四元正极材料表面通常会被残留锂化合物(RCL)覆盖。随着时间的推移，残留锂化合物会逐渐形成一层致密的电阻层覆盖在正极颗粒表面，阻碍了正极和电解质之间的离子流动和导电剂之间的电子传导。并且，残留锂化合物能与电解液中的HF反应生成二氧化碳与氟化锂，产生界面产气现象，特别是在高温或者高倍率充放电情况下，表现更为明显。界面产气现象的宏观表现是锂离子电池胀气，这会严重影响电池的安全性能与循环性能。因此，需要将正极颗粒表面的残留锂化合物清除，以提高锂离子电池的高温性能与倍率充电性能。
[0004]有机酸可用在锂离子电池正极配方中，发生酸碱中和反应，去除残留锂化合物。但是，正极浆料中加入有机酸容易引入水分，有机酸的挥发也需要高温，还会使得电池电压降低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种正极浆料、其制备方法、包含其的正极极片和锂离子电池，以解决现有技术中在正极材料中加入有机酸容易降低电池电压的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种正极浆料的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，将正极材料、锰酸锂、导电剂的混合物进行第一烘烤，得到干燥的正极材料、干燥的锰酸锂和干燥的导电剂的混合物；将有机酸进行第二烘烤，得到无水有机酸；步骤S2，将无水有机酸、粘结剂、第一溶剂进行第一混合，得到胶液；步骤S3，将胶液、干燥的导电剂、干燥的锰酸锂、干燥的正极材料、第二溶剂进行第二混合，得到正极浆料。
[0007]进一步地，基于正极材料、导电剂、有机酸、锰酸锂和粘结剂的固体总重量，干燥的正极材料的重量百分比为90～97％，优选导电剂的重量百分比为0.5～5％，优选粘结剂的
重量百分比为1～2％，更优选粘结剂的重量百分比为1.2％，优选无水有机酸的重量百分比为0.5～0.8％，更优选无水有机酸的重量百分比为0.5％，优选锰酸锂的重量百分比为1～5％。
[0008]进一步地，有机酸为一水合柠檬酸和/或二水合草酸；优选有机酸为二水合草酸或一水合柠檬酸、二水合草酸的组合；优选正极材料为三元正极材料和/或四元正极材料，更优选三元正极材料的通式包括LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2和/或LiNi
x
Co
y
Al
z
O2，其中，x+y+z＝1；更优选三元正极材料为NCM811；优选导电剂选自导电炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种；更优选导电剂为导电炭黑和碳纳米管；进一步优选导电炭黑和碳纳米管的重量比为5:1～5:3；优选粘结剂为聚偏二氟乙烯和/或聚丙烯酸；优选第一溶剂和第二溶剂均为N
‑
甲基吡咯烷酮；更优选当正极材料为NCM811时，有机酸为二水合草酸，导电剂为导电炭黑和碳纳米管，粘结剂为聚偏二氟乙烯；其中，正极材料的重量百分比为95.5％，导电剂的重量百分比为0.8％，有机酸的重量百分比为0.5％。
[0009]进一步地，第一烘烤和第二烘烤均在真空条件下进行，优选第一烘烤的温度为100～110℃，优选第一烘烤的时间为6～12h；优选第二烘烤的温度为90～160℃，优选第二烘烤的时间为30～120min，优选当有机酸为二水合草酸时，第二烘烤的温度为90～120℃，第二烘烤的时间为30～120min；更优选第二烘烤的温度为100℃，第二烘烤的时间为60～90min；优选当有机酸为一水合柠檬酸时，第二烘烤的温度为140～160℃，第二烘烤的时间为30～120min；更优选第二烘烤的温度为153℃，第二烘烤的时间为60～90min；优选第一混合的时间为180～300min。
[0010]进一步地，第二混合的步骤包括：步骤A，将胶液、干燥的导电剂进行第三混合，得到混合胶液；步骤B，将混合胶液、干燥的锰酸锂、干燥的正极材料、第二溶剂进行第四混合，得到正极浆料；优选地，第四混合包括将混合胶液、干燥的导电剂、干燥的锰酸锂、干燥的正极材料、第二溶剂在常压条件下进行第五混合，再在真空条件下进行第六混合，得到正极浆料；优选地，第三混合的时间为30～180min；优选地，第五混合的时间为10～60min；优选地，第六混合的时间为120～240min。
[0011]进一步地，胶液的粘度为2500～3500mpa
·
s，胶液的固含量为5～7wt％。
[0012]进一步地，正极浆料的粘度为4000～7000mpa
·
s，优选正极浆料的固含量为50～75wt％，优选正极浆料的细度≤20μm。
[0013]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种正极浆料，该正极浆料按照上述制备方法制备得到。
[0014]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种正极极片，通过上述正极浆料涂布在正极集流体上得到正极极片；优选涂布的涂布面密度为400～440g/m2，优选正极极片在使用前先进行第三烘烤，优选第三烘烤在惰性气氛下进行，优选第三烘烤的温度为85～100℃，优选第三烘烤的时间为12～48h。
[0015]根据本专利技术的又一个方面，提供了一种锂离子电池，包括正极、负极和电解液，该正极包括上述正极极片。
[0016]应用本专利技术的技术方案，锂离子电池在高温状态下副反应加剧，会消耗大量活性锂并产生更多副反应产物沉积在电极上，从而影响离子扩散，进而使得锂离子电池在高温下性能较常温更差。本申请根据酸碱中和反应的原理，在正极浆料制备过程中加入有机酸
中和残留锂化合物，提高离子扩散速率，从而提高电池的高温性能；有机酸还可以避免残留锂化合物在正极表面形成电阻层，该电阻层会阻碍正极与电解质之间的离子流动和导电剂之间的电子传导；同时还可以避免残留锂化合物与电解液中的HF反应，出现胀气的现象。但是，有机酸的存在会增大电池内阻，酸碱中和反应也会生成水分，并且正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：步骤S1，将正极材料、锰酸锂、导电剂的混合物进行第一烘烤，得到干燥的正极材料、干燥的锰酸锂和干燥的导电剂的混合物；将有机酸进行第二烘烤，得到无水有机酸；步骤S2，将所述无水有机酸、粘结剂、第一溶剂进行第一混合，得到胶液；步骤S3，将所述胶液、所述干燥的导电剂、所述干燥的锰酸锂、所述干燥的正极材料、第二溶剂进行第二混合，得到所述正极浆料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，基于所述正极材料、所述导电剂、所述有机酸、所述锰酸锂和所述粘结剂的固体总重量，所述干燥的正极材料的重量百分比为90～97％，优选所述导电剂的重量百分比为0.5～5％，优选所述粘结剂的重量百分比为1～2％，更优选所述粘结剂的重量百分比为1.2％，优选所述无水有机酸的重量百分比为0.5～0.8％，更优选所述无水有机酸的重量百分比为0.5％，优选所述锰酸锂的重量百分比为1～5％。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述有机酸为一水合柠檬酸和/或二水合草酸；优选所述有机酸为二水合草酸或一水合柠檬酸、二水合草酸的组合；优选所述正极材料为三元正极材料和/或四元正极材料，更优选所述三元正极材料的通式包括LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2和/或LiNi
x
Co
y
Al
z
O2，其中，x+y+z＝1；更优选所述三元正极材料为NCM811；优选所述导电剂选自导电炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种；更优选所述导电剂为导电炭黑和碳纳米管；进一步优选所述导电炭黑和所述碳纳米管的重量比为5:1～5:3；优选所述粘结剂为聚偏二氟乙烯和/或聚丙烯酸；优选所述第一溶剂和所述第二溶剂均为N
‑
甲基吡咯烷酮；更优选当所述正极材料为NCM811时，所述有机酸为二水合草酸，所述导电剂为导电炭黑和所述碳纳米管，所述粘结剂为聚偏二氟乙烯；其中，所述正极材料的重量百分比为95.5％，所述导电剂的重量百分比为0.8％，所述有机酸的重量百分比为0.5％。4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一烘烤和所述第二烘烤均在真空条件下进行，优选所述第一烘烤的温度为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁才林，张凯，何海平，詹世英，
申请(专利权)人：格力钛新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：