一种干法电极的制备方法及制备得到的电极技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种干法电极的制备方法及制备得到的电极。干法电极的制备方法，包括以下步骤：将锂离子电池正极材料、导电炭与添加剂混合均匀，再添加粘结剂剪切形变混合，制备干电极膜，再将干电极膜粘贴在铝箔上，热压固化，得到锂离子电池干电极，其中，所述的添加剂为羟基高分子有机聚合物，其含量小于或等于粘结剂用量的二分之一。本发明专利技术通过在干法电极的制备方法中添加富含羟基的添加剂，可以降低极片电阻，提升极片首效和首圈容量，提升循环性能。提升循环性能。提升循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种干法电极的制备方法及制备得到的电极


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种干法电极的制备方法及制备得到的电极。

技术介绍

[0002]近年来，全球新能源汽车市场进入了快速发展时期，锂离子电池作为新能源汽车的动力首选也得到了快速地发展。商业化锂离子电池均采用湿法匀浆涂覆技术制备，传统的湿法涂布工艺对于提高电极的体积能量密度已达到极限，无法满足现在对锂离子电池的倍率性能和能量密度上的应用需求，所以无溶剂化的干法电极制备技术被开发出来。早在2004年，Maxwell公司成功开发出活性炭干法电极制备技术，并在超级电容器中成熟应用。近年来，科研人员也开始尝试利用干法电极制备技术开发锂离子电池电极。以Maxwell公司活性炭干法电极制备技术为参考的粉末挤压成型法是现阶段干法电极制备技术工业化的主要应用，相对于采用有机溶剂分散制浆、涂布烘干的工艺，该方法制得的电极片由于没有溶剂材料与粉体材料的浸润过程，粉体材料颗粒间的接触欠佳，界面阻抗大，显著影响锂离子电池性能的发挥，怎样在保证干法自支撑体系的同时提高粉体材料颗粒之间的接触是干法工艺亟待解决问题。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种干法电极的制备方法及制备得到的电极。
[0004]本专利技术所提供的技术方案如下：
[0005]一种干法电极的制备方法，包括以下步骤：将锂离子电池正极材料、导电炭与添加剂混合均匀，再添加粘结剂剪切形变混合，制备干电极膜，再将干电极膜粘贴在铝箔上，热压固化，得到锂离子电池干电极，其中，所述的添加剂为羟基高分子有机聚合物，其含量小于或等于粘结剂用量的二分之一。
[0006]上述技术方案中，添加剂富含羟基，羟基有助于增强电极各组分之间的交联。一方面，
‑
OH产生的氢键的强连接作用，有助于高效网状结构的生成。并且含有
‑
OH的有机化合物分别能够与1个Li
+
进行反应，在低电位情况下产生
‑
OLi，如式中所示:
[0007]‑
OH+Li
+
+e
‑
→‑
OLi+1/2H2[0008]放电时，与Li
+
起作用的有效物质的来源有两个:
①
电解液中的Li
+
；
②
靠近有效物质有效中心的粘结剂和添加剂分子链上的Li
+
。分子链中的
‑
OLi含量越高，Li
+
的传递越容易。通过提高Li
+
的传递效率，改善界面电阻，进而提高材料的利用率。
[0009]具体的，所述的添加剂的选择包括但不限于淀粉、聚乙二醇、羟基丙烯酸酯、羧甲基纤维素或酚醛树脂等。
[0010]具体的，锂离子电池正极材料、导电炭、粘结剂和添加剂的用量比为(8
‑
18):(1
‑
3):1:(0.05
‑
0.5)。
[0011]具体的，锂离子电池正极材料的选择包括但不限于镍钴锰三元材料、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、钛酸锂。
[0012]具体的，导电炭的选择包括但不限于炭黑、科琴黑、碳纳米管。
[0013]具体的，粘结剂的选择包括但不限于聚四氟乙烯、聚四氟乙烯
‑
聚偏氟乙烯共聚物、改性聚四氟乙烯。
[0014]具体的，热压固化的温度为80
‑
200℃，时间为1
‑
30min。
[0015]本专利技术还提供了上述制备方法制备得到的锂离子电池干电极。
[0016]本专利技术通过在干法电极的制备方法中添加富含羟基的添加剂，可以降低极片电阻，提升极片首效和首圈容量，提升循环性能。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例1中的极片电阻变化图。
[0018]图2是本专利技术实施例1中的不同倍率下充放电循环图。
[0019]图3是本专利技术实施例1中的1C倍率下充放电循环图。
具体实施方式
[0020]以下对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0021]实施例1：
[0022]将正极活性材料尖晶石锰酸锂、导电剂Super P、添加剂酚醛树脂按重量比例8：1：0.3球磨混合，之后添加0.7的粘结剂PTFE加热剪切混合，用辊压机热压制备干电极膜，将干电极膜粘贴在铝箔上，热压制得极片，测极片电阻。并采用同样的步骤，制备不加添加剂制得的极片以进行对比。如图1，图中显示的是随时间变化极片电阻的变化情况，加了添加剂后，极片电阻降低。
[0023]将两种极片分别装成2025扣式电池，测其电化学性能，如图2，组装好的扣式电池在0.1C/0.5C/1C/2C/5C倍率下充放电循环5圈，有添加剂的极片首效要高一些，并且在倍率转换的时候也更稳定。如图3，组装好的扣式电池分别在1C倍率下充放电循环100圈，加了添加剂后扣电的首圈容量有所提高，循环性能变好。
[0024]实施例2
[0025]本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于将添加剂换成羧甲基纤维素钠，用量相同，充放电循环的测试结果呈现的趋势也与实施例1一致。
[0026]实施例3
[0027]本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于将添加剂换成羧甲基纤维素钠，用量相同，将活性材料换成磷酸铁锂，极片电阻测定及充放电循环的测试结果呈现的趋势也与实施例1一致。
[0028]以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干法电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将锂离子电池正极材料、导电炭与添加剂混合均匀，再添加粘结剂剪切形变混合，制备干电极膜，再将干电极膜粘贴在铝箔上，热压固化，得到锂离子电池干电极，其中，所述的添加剂为羟基高分子有机聚合物，其含量小于或等于粘结剂用量的二分之一。2.根据权利要求1所述的干法电极的制备方法，其特征在于：所述的添加剂的选择包括但不限于淀粉、聚乙二醇、羟基丙烯酸酯、羧甲基纤维素或酚醛树脂。3.根据权利要求1所述的干法电极的制备方法，其特征在于：锂离子电池正极材料、导电炭、粘结剂和添加剂的重量比为(8
‑
18):(1
‑
3):1:(0.05
‑
0.5)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴美超，李爱红，费鹏扬，金银龙，
申请(专利权)人：天津普兰能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：