一种高镍正极浆料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于锂电池技术领域，具体涉及一种高镍正极浆料及其制备方法和在作为正极极片、锂离子电池中的应用。正极浆料包括高镍正极材料、导电剂和粘结剂，所述高镍正极浆料中添加二氧化硅，其，添加量占高镍正极浆料重量的0.1 wt％～10 wt％。本发明专利技术的高镍正极材料浆料，制备工艺简单、经济可行，不仅解决了浆料易产生凝胶的问题，同时又降低了使用该高镍正极浆料所制备的正极极片对水分的吸收，进而改善了锂离子电池在循环过程中的容量保持率。离子电池在循环过程中的容量保持率。

【技术实现步骤摘要】
一种高镍正极浆料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂电池
，具体涉及一种高镍正极浆料及其制备方法和在作为正极极片、锂离子电池中的应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池(LIBs)自20世纪90年代成功商业化以来，从便携式消费电子产品到大型电动汽车(EVs)和可再生能源存储系统(ESSs)，已经遍及我们的日常生活中。但目前，LIBs的“续航里程”问题日益突出。高镍材料锂镍钴锰氧 (NCM)和锂镍钴铝氧 (NCA)具有高容量、高电压特性，作为提高LIBs能量密度的一种选择引起了人们的极大兴趣。然而，高镍材料的镍含量越高，总碱量越高。总碱量高对其工业生产、储存、运输以及电池的制备都提出了更高的要求。高镍锂离子电池正极浆料在制备和涂布过程中，环境湿度对其影响巨大，假如在工艺过程中吸水反应，特别容易造成浆料性质发生变化，导致极片制造过程出现品质不稳定，工艺一致性差等问题，形成凝胶浆料时，甚至涂布过程无法进行，而且，高镍正极极片在生产过程中极易吸水，进而影响锂离子电池的各项性能，这将阻碍高镍锂离子电池正极材料的商业化发展。
[0003]目前，现有技术中主要通过增加工艺步骤、加入添加剂或对PVDF进行改性来解决浆料易发生凝胶化和极片易吸水的问题，但是上述做法存在工艺复杂、成本高等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高镍正极浆料及其制备方法和在作为正极极片、锂离子电池中的应用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种高镍正极浆料，正极浆料包括高镍正极材料、导电剂和粘结剂：高镍正极浆料中添加二氧化硅，其，添加量占高镍正极浆料重量的0.1 wt％～10 wt％。
[0006]所述二氧化硅为疏水型气相二氧化硅。
[0007]所述疏水型气相二氧化硅的粒径为10~30nm，比表面积为100~400m2/g。
[0008]按重量百分比计，高镍正极材料占高镍正极浆料为85 wt％～98 wt％，导电剂占高镍正极浆料为0.5 wt%~2.5 wt%，粘结剂占高镍正极浆料为0.5 wt%~3 wt%，二氧化硅占高镍正极浆料为0.1 wt％～10 wt％。
[0009]所述高镍正极浆料中固含量为50%~70%。
[0010]所述高镍正极材料为锂镍钴锰氧（LiNi1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
O2）、锂镍钴铝氧（Li
x
Ni1‑
y
‑
z
Co
y
Al
z
O2，1≤x≤1.08，0.05＜y≤0.15，0＜z≤0.05）中的一种或几种；所述导电剂为导电炭黑、科琴黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯、气相碳纤维（VGCF）中的一种或多种；所述的粘结剂为丁苯橡胶、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯、聚氨酯、聚酰胺、聚丙烯、聚丙烯酸、丙烯酸酯
‑
丙烯腈共聚物、聚乙烯基醚、聚酰亚胺、苯乙烯
‑
丁二烯共聚物、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸亚丙酯、聚苯乙烯碳酸酯、聚碳酸亚乙酯、聚环氧
环己烷碳酸酯、聚丁烯琥珀酸酯中的一种或多种。
[0011]一种权利要求1所述的高镍正极浆料的制备方法，包括以下步骤：S1，在搅拌容器中依次加入溶剂、粘结剂，搅拌均匀得到溶液A；S2，在所述溶液A中加入导电剂，搅拌完成后得到溶液B；S3，在所述溶液B中加入高镍正极材料和二氧化硅，搅拌完成后得到正极浆料，所述正极浆料进行抽真空后老化。
[0012]所述溶剂不做限定，为正极浆料常用溶剂，优选为N
‑
甲基吡咯烷酮或N,N
‑
二甲基甲酰胺。
[0013]一种正极极片，由所述的高镍三元正极浆料涂布在集流体上得到。
[0014]一种锂离子电池，包括正极片、负极片、电解液和隔膜，所述正极片为所述正极极片。
[0015]本专利技术的优点：1）本专利技术提供的高镍正极浆料，疏水性气相二氧化硅均匀的分散在浆料中，改善了浆料的均匀性、流变性和粘度稳定性，解决了浆料易产生凝胶的问题。
[0016]2）本专利技术提供的高镍正极极片，疏水性气相二氧化硅均匀的分布在极片中，包裹着高镍正极材料，降低了高镍正极极片对水分的吸收，进而改善了锂离子电池在循环过程中的容量保持率。
[0017]3）本专利技术的高镍正极材料浆料，制备工艺简单、经济可行。
[0018]4）采用本专利技术提供的高镍正极极片的电池，在空气环境中使用仍然具有好的电池性能。
具体实施方式
[0019]为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0020]下述各实施例采用的气相SiO2粒径为10~30nm，比表面积为100~400m2/g，即，型号为R106、R202、R812、R816、R972和R974中的一种或多种的疏水型气相二氧化硅。
[0021]实施例1室温下，干燥环境中，将LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2与Super P、气相SiO2（R202）、聚偏氟乙烯按照94.5 : 2 : 0.5 : 3的重量比例混合后，加入N
‑
甲基吡咯烷酮，浆料固含量为50%，均匀搅拌制成正极浆料。按照单面25 mg/cm2的面密度进行涂布，100摄氏度真空干燥12小时，然后碾压、裁切制成正极片；将浆料制成的正极片与金属锂组装成CR2032扣式电池，在充放电电压范围3～4.3V的条件，0 .1C的电流下得到电池的首次放电克容量为213.8mAh/g，0.5C放电克容量为203.2mAh/g，循环100次，容量保持率为91.5％。
[0022]对比例1室温下，干燥环境中，将LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2与Super P、聚偏氟乙烯按照94.5 : 2.5 : 3的重量比例混合后，加入N
‑
甲基吡咯烷酮，浆料固含量为50%，均匀搅拌制成正极浆料。按照单面25 mg/cm2的面密度进行涂布，100摄氏度真空干燥12小时，然后碾压、裁切制
成正极片；将浆料制成的正极片，组装成扣式电池，在充放电电压范围3～4.3V的条件，0 .1C的电流下得到电池的首次放电克容量为214.2mAh/g，0.5C放电克容量为200.4mAh/g，循环100次，容量保持率为92.3％。
[0023]实施例2室温下，空气环境中，将LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2与Super P、气相SiO2（R202）、聚偏氟乙烯按照94.5 : 2 : 0.5 : 3的重量比例混合后，加入N
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高镍正极浆料，正极浆料包括高镍正极材料、导电剂和粘结剂，其特征在于：高镍正极浆料中添加二氧化硅，其，添加量占高镍正极浆料重量的0.1 wt％～10 wt％。2.按权利要求1所述的高镍正极浆料，其特征在于：所述二氧化硅为疏水型气相二氧化硅。3.按权利要求2所述的高镍正极浆料，其特征在于：所述疏水型气相二氧化硅的粒径为10~30nm，比表面积为100~400m2/g。4.按权利要求1
‑
3所述的高镍正极浆料，其特征在于：按重量百分比计，高镍正极材料占高镍正极浆料为85 wt％～98 wt％，导电剂占高镍正极浆料为0.5 wt%~2.5 wt%，粘结剂占高镍正极浆料为0.5 wt%~3 wt%，二氧化硅占高镍正极浆料为0.1 wt％～10 wt％。5.按权利要求4所述的高镍正极浆料，其特征在于：所述高镍正极浆料中固含量为50%~70%。6.按权利要求1所述的高镍正极浆料，其特征在于：所述高镍正极材料为锂镍钴锰氧（LiNi1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
O2）、锂镍钴铝氧（Li
x
Ni1‑
y
‑
z<...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：青岛中科赛锂达新能源技术合伙企业有限合伙，
类型：发明
国别省市：