一种干法制备正极极片的方法、正极极片及电池技术

本发明专利技术提供了一种干法制备正极极片的方法、正极极片及电池，所述方法包括如下步骤：混合正极活性材料、导电剂、粘结剂和固态润滑剂，得到混合物；将所述混合物进行纤维化，得到纤维化的混合物；将集流体与所述纤维化的混合物进行辊压，得到所述正极极片；所述方法在干法制备正极极片时，通过固态润滑剂的加入能够在避免正极活性材料硬度大损伤辊压机的同时，提升正极极片的成模性，从而制备得到完整、光滑、无裂纹、更薄且力学性能优异的正极极片。更薄且力学性能优异的正极极片。更薄且力学性能优异的正极极片。

【技术实现步骤摘要】
一种干法制备正极极片的方法、正极极片及电池


[0001]本专利技术属于电池
，涉及一种干法制备正极极片的方法、正极极片及电池。

技术介绍

[0002]用干法制备极片相比于传统的混浆方式更为节能和环保，并且更适用于对溶剂敏感的体系。现有技术中对于干法制备极片主要集中在干法制备负极极片的批量应用上，但在用干法制备正极极片上尚未取得突破。由于负极主材采用石墨材质，石墨本身润滑，所以在干法辊压时易于成型。
[0003]目前，现有技术中公开的干法制备极片的方法无法有效制备正极，如CN 110828772A公开了一种极片的干法制备工艺，包括以下步骤：S1：将活性物质、导电剂、热塑性弹性体和溶剂混合，所述热塑性弹性体溶于溶剂中，干燥混合液，制得热塑性弹性体包混的干粉；S2：在集流体表面均匀布设S1所得干粉，刮平干粉表面并调节干粉层厚度：S3：加热具有干粉层的极片：S4：热辊辊压具有单面干粉层的所述极片，得单面极片成品；或者在S3所得极片中集流体的另一面重复所述S2和S3，热辊辊压具有双面干粉层的所述极片，得双面极片成品；该极片的干法制备工艺中仍涉及传统的混浆工艺，并且得到的混合粉体需要在特定的设备中干法制备，对设备要求高。
[0004]因此，在正极极片的制备工艺中，由于正极活性材料本身具有比较大的比重，在干法混料过程中很难将正极材料与导电剂、粘结剂混合均匀，而且正极活性材料具有较大的硬度，难以辊压成型，在极片辊压过程中，很难压成柔软的自支撑膜，易产生裂纹，无法与集流体复合；且较大硬度的材料对辊压机的辊轴材料要求过高，容易将辊轴压出凹坑。
[0005]基于以上研究，需要提供一种干法制备正极极片的方法，所述方法能够有效避免因正极活性材料较硬，难以辊压成型，从而把辊顶开甚至损失辊的表面等问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种干法制备正极极片的方法、正极极片及电池，所述方法在干法制备正极极片时，通过固态润滑剂的加入能够在避免正极活性材料硬度大损伤辊压机的同时，提升正极极片的成模性，制备得到完整、光滑、无裂纹、更薄且力学性能优异的正极极片。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种干法制备正极极片的方法，所述方法包括如下步骤：
[0009](1)混合正极活性材料、导电剂、粘结剂和固态润滑剂，得到混合物；
[0010](2)将步骤(1)所述混合物进行纤维化，得到纤维化的混合物；
[0011](3)将集流体与步骤(2)所述纤维化的混合物进行辊压，得到所述正极极片。
[0012]本专利技术所述方法为干法制备，整个过程中未使用溶剂，混料过程为干法混料，并且在混料过程中加入了固态润滑剂，避免了正极活性材料过硬对辊压设备造成损坏，以及无法得到完整且力学性能优异正极极片的问题。相较于加入液体润滑剂来提升混料润滑效
果，避免了在后续工艺中回收溶剂，防止了制造过程中的一系列问题，提升了生产效率。同时，本专利技术干法制备过程中通过纤维化提升了极片柔韧性等力学性能，使得能够通过辊压制备出有效正极极片，因此，本专利技术所述方法能够制备得到完整、光滑、无裂纹且力学性能优异的正极极片。
[0013]优选地，步骤(1)所述固态润滑剂包括二硒化铌、氮化硼、二硫化钼、石墨或氟化石墨中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括二硒化铌和氮化硼的组合，或二硫化钼和氟化石墨的组合。
[0014]本专利技术所述固态润滑剂在发挥作用的同时，不会影响极片的电化学性能，同时本专利技术选用的固态润滑剂，由于降低了正极活性物质层间的滑动摩擦系数，提升了混料过程中的润滑程度和效率，使干法制备得到的正极极片具备优异的综合性能。
[0015]优选地，以步骤(1)所述混合物的量为100wt％计，固态润滑剂的含量为0.5
‑
10wt％，例如可以是0.5wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0016]本专利技术所述固态润滑剂的添加量可在范围内根据需求进行调整，如超过或低于范围内的添加量，有可能无法发挥有效作用。例如，若固态润滑剂的添加量过多时，可能会使得正极活性物质含量的下降，影响电池性能；若固态润滑剂添加量过少时，可能使固态润滑剂的使用效果不明显。
[0017]优选地，以步骤(1)所述混合物的量为100wt％计，正极活性材料的含量为85
‑
95wt％，例如可以是85wt％、88wt％、90wt％、91wt％、92wt％、93wt％、94wt％或95wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，以步骤(1)所述混合物的量为100wt％计，导电剂的含量为2
‑
3wt％，例如可以是2wt％、2.5wt％或3wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，以步骤(1)所述混合物的量为100wt％计，粘结剂的含量为2
‑
3wt％，例如可以是2wt％、2.5wt％或3wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0020]优选地，步骤(1)所述正极活性材料包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、磷酸铁锂、钛酸锂或富锂锰基中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括钴酸锂和镍钴锰酸锂的组合，或镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂的组合。
[0021]优选地，步骤(1)所述导电剂包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯或碳纳米纤维中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括炭黑和乙炔黑的组合。
[0022]优选地，步骤(1)所述粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、羟甲基纤维素钠、聚丙烯酸类、聚丙烯腈或海藻酸钠中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括聚四氟乙烯和聚丙烯的组合，或聚氯乙烯和聚苯乙烯的组合。
[0023]优选地，步骤(2)所述纤维化的混合物在与集流体进行辊压之前，还进行了辊压成膜的步骤。
[0024]本专利技术先将纤维化后的混合物辊压成薄膜，再与集流体进行辊压复合，能够提升极片厚度的均匀性，提升了极片的致密性和力学性能，同时能够提升正极活性层与集流体之间的结合强度。
[0025]优选地，所述辊压成膜的温度为100
‑
150℃，例如可以是100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0026]优选地，步骤(1)所述正极活性材料、导电剂、粘结剂和固态润滑剂的混合，区别于步骤(2)的高剪切力下的混合搅拌等，步骤(1)应在较低的剪切力下进行预混，混合过程可以在搅拌机中进行，也可以在保护气的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干法制备正极极片的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)混合正极活性材料、导电剂、粘结剂和固态润滑剂，得到混合物；(2)将步骤(1)所述混合物进行纤维化，得到纤维化的混合物；(3)将集流体与步骤(2)所述纤维化的混合物进行辊压，得到所述正极极片。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述固态润滑剂包括二硒化铌、氮化硼、二硫化钼、石墨或氟化石墨中的任意一种或至少两种的组合，优选为二硒化铌、氮化硼、二硫化钼或氟化石墨中的任意一种或至少两种的组合；优选地，以步骤(1)所述混合物的量为100wt％计，固态润滑剂的含量为0.5
‑
10wt％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以步骤(1)所述混合物的量为100wt％计，正极活性材料的含量为85
‑
95wt％；优选地，以步骤(1)所述混合物的量为100wt％计，导电剂的含量为2
‑
3wt％；优选地，以步骤(1)所述混合物的量为100wt％计，粘结剂的含量为2
‑
3wt％。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述正极活性材料包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、磷酸铁锂、钛酸锂或富锂锰基中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述导电剂包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯或碳纳米纤维中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、羟甲基纤维素钠、聚丙烯酸类、聚丙烯腈或海藻酸钠中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)正极活性材料、导电剂、粘结剂和固态润滑剂进行混合，混合的方式包括球磨、超声混合、搅拌混合或声学混合，优选为在保护气的保护下进行球磨，所述保护气为N2和/或Ar。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述纤维化的方式包括气流磨、高速搅拌、机械融合或双螺杆挤出中的任意一种或至少两种的组合；优选地，高速搅拌的速度≥2000rpm，优选为2000rpm
‑
18000rpm，进一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘京亮，陈凯，赵晓宁，李峥，冯玉川，
申请(专利权)人：苏州清陶新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：