一种高性能的正极极片及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种高性能的正极极片及其制备方法与应用。本发明专利技术所述正极极片通过以下方法制备：配制单晶正极浆料、多晶正极浆料，将单晶正极浆料、多晶正极浆料喷涂于集流体的至少一面，经干燥压片得到所述正极极片。本发明专利技术的正极极片的制备方法能够将更多导电剂特异性地分布在导电网络需求较大的单晶周围，能够显著降低阻抗，提高动力学性能。提高动力学性能。提高动力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能的正极极片及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于电池极片及其制备
，尤其是指一种高性能的正极极片及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池被广泛使用在新能源汽车等产品上。正极材料是锂电中最重要的主材之一，决定着电池的重要性能。目前市场主流的正极材料包括多晶镍钴锰酸锂NCM、多晶镍钴铝酸锂NCA、多晶锂锰氧化物LMO、多晶磷酸铁锂LFP、LTO等。复配体系由两种以上的正极材料共混制备成正极极片，可以兼顾两种材料的特性。如LFP和NCM共混，可以在LFP基础上提高能量密度，且兼顾安全性能；大颗粒与小颗粒的正极材料共混，可以提升压实，降低成本；如单晶的NCM和多晶的NCM共混，可以提高材料的压实，并且兼顾产气和倍率等。
[0003]在三元材料中，单晶晶体结构完整，锂离子迁移路径较长，导电性也相对较弱。为降低单晶颗粒阻抗，需要添加较多的导电剂，以维持更好的导电网络，降低反应阻抗。多晶颗粒导电性较好，对导电网络要求较低。为了使单晶多晶共混体系中的单晶动力学性能较差，需要添加很多CNT、SP等导电剂。但这些导电剂均匀分布在极片中，很难特异性结合在单晶周围，很难发挥导电剂的最大效果。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中导电剂中单晶很难均匀且特异性结合在单晶三元材料的周围，使得极片出现导电性差、反应阻抗大等技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高性能的正极极片及其制备方法与应用。本专利技术的正极极片的制备方法能够将更多导电剂特异性地分布在导电网络需求较大的单晶周围，能够显著降低阻抗，提高动力学性能。
[0006]本专利技术的第一个目的在于提供一种高性能的正极极片的制备方法，包括以下步骤：配制单晶正极浆料、多晶正极浆料，将单晶正极浆料、多晶正极浆料喷涂于集流体的表面，经干燥压片得到所述正极极片。
[0007]在本专利技术的一个实施例中，所述单晶正极浆料、多晶正极浆料同时或者分步进行喷涂。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，喷涂可以采用单管或多管喷涂。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述喷涂的参数包括以下任一参数：
[0010](i)喷涂采用单管或多管喷涂；
[0011](ii)喷涂可采用任意顺序喷涂；
[0012](iii)两管喷涂时，喷涂的喷速公式：V1＝V2
×
j2/j1
×
r1/(1
‑
r1)；其中r1为单晶正极材料与多晶正极材料和单晶正极材料质量之和的质量比率，1
‑
r1为多晶正极材料与多晶正极材料和单晶正极材料质量之和的质量比率；j1为单晶正极材料占单晶正极浆料的质量比，j2为多晶正极材料占多晶正极浆料的质量比；V1为单晶正极浆料的喷速，V2为多晶正
极浆料的喷速。例如r1＝20％；1
‑
r1＝80％；j1＝30％；j2＝35％；V2＝10L/s；则V1＝10*35％/30％*20％/80％＝2.92L/s。
[0013](iii)喷涂可采用同时喷涂，或者任意顺序喷涂；以确保满足极片的单位体积内单晶，多晶活性物质占比(即j1)保持不变；
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述多晶正极浆料包括多晶正极材料，导电剂，粘结剂，溶剂。所述多晶正极浆料通过以下方法制备得到：在溶剂中，将多晶正极材料与粘结剂、导电剂搅拌混合，使得固含量在5％～70％，真空搅拌除泡，得到多晶正极浆料。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，搅拌混合后保持1000转/min～3000转/min搅拌1h～2h。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，真空搅拌的条件为：
‑
40MPa～
‑
80MPa，慢搅拌，搅拌速度为10转/min～20转/min，搅拌时间为30min～60min。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，所述多晶正极材料选自多晶镍钴锰酸锂(NCM)、多晶镍钴铝酸锂(NCA)、多晶锂锰氧化物(LMO)、多晶磷酸铁锂(LFP)、多晶磷酸锰铁锂(LFMP)、多晶镍锰酸锂(LNMO)、多晶钴酸锂(LCO)、多晶镍酸锂(LNO)和多晶富锂锰基层状氧化物(LLOs)中的一种或几种。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯、苯橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酰胺(PAA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈(PAN)、聚酰亚胺(PI)、丁二烯橡胶、改性丁二烯橡胶、羧基改性丁苯橡胶和改性聚有机硅氧烷类聚合物中的一种或多种。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，所述溶剂选自氮甲基吡咯烷酮(NMP)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)和丙酸乙酯(EP)中的一种或多种。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，所述导电剂选自Super P、碳纳米管CNT、炭黑、碳纤维VGCF、导电高分子聚合物、石墨烯、乙炔黑、Denka黑、活性炭和高分子导电聚合物中的一种或多种。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，所述碳纳米管为多壁CNT和/或单壁CNT。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，导电高分子聚合物选自选自聚乙炔、聚苯胺、聚噻吩和聚吡咯中的一种或多种。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，所述粘结剂占多晶正极浆料的质量的0.5wt％～10wt％。进一步的，优选为0.5wt％
‑
1wt％，1wt％
‑
2wt％，2wt％
‑
3wt％，3wt％
‑
4wt％，4wt％
‑
5wt％，5wt％
‑
6wt％，6wt％
‑
7wt％，7wt％
‑
8wt％，8wt％
‑
9wt％，9wt％
‑
10wt％。例如为：0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％，4.5wt％、5wt％、5.5wt％、6wt％、6.5wt％、7wt％、7.5wt％、8wt％、8.5wt％、9wt％、9.5wt％、10wt％。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，所述多晶正极材料占多晶正极浆料的质量的87％～99.4％。进一步的，优选为84％
‑
96.5％，96.5％
‑
97.5％，97.5％
‑
99.4％。
[0025]在本专利技术的一个实施例中，所述导电剂占多晶正极浆料的质量的0％～5wt％。进一步的，优选为0
‑
1wt％，1wt％
‑
2wt％，2wt％
‑
3wt％。例如为1.0wt％、1.1wt％、1.1wt％、1.1wt％、1.1wt％、1.1wt％、1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能的正极极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：配制单晶正极浆料、多晶正极浆料，将单晶正极浆料、多晶正极浆料喷涂于集流体的表面，经干燥压片得到所述正极极片。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述单晶正极浆料、多晶正极浆料同时进行喷涂；所述喷涂满足以下至少一种条件：(i)喷涂采用单管或多管喷涂；(ii)喷涂可采用任意顺序喷涂；(iii)两管喷涂时，喷涂的喷速公式：V1＝V2
×
j2/j1
×
r1/(1
‑
r1)；其中r1为单晶正极材料与多晶正极材料和单晶正极材料质量之和的质量比率，1
‑
r1为多晶正极材料与多晶正极材料和单晶正极材料质量之和的质量比率；j1为单晶正极材料占单晶正极浆料的质量比，j2为多晶正极材料占多晶正极浆料的质量比；V1为单晶正极浆料的喷速，V2为多晶正极浆料的喷速。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多晶正极浆料包括多晶正极材料，导电剂，粘结剂，溶剂；通过以下方法制备得到：在溶剂中，将多晶正极材料与粘结剂、导电剂搅拌混合，使得固含量在5％～70％，真空搅拌除泡，得到多晶正极浆料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述多晶正极材料选自多晶镍钴锰酸锂NCM、多晶镍钴铝酸锂NCA、多晶锂锰氧化物LMO、多晶磷酸铁锂LFP、多晶磷酸锰铁锂LFMP、多晶镍锰酸锂LNMO、多晶钴酸锂LCO、多晶镍酸锂LNO和多晶富锂锰基层状氧化物LLOs中的一种或几种。5.根据权利要求3所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：车佩佩，翟玮，王丹，
申请(专利权)人：远景睿泰动力技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：