一种锂锰扣式电池正极材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于锂锰扣式电池技术领域，具体涉及一种锂锰扣式电池正极材料及其制备方法与应用。所述锂锰扣式电池正极材料包括导电剂、粘结剂和二氧化锰，所述导电剂由石墨烯浆料、乙炔黑和石墨组成，所述石墨烯浆料、乙炔黑和石墨的重量比为石墨烯浆料：乙炔黑：石墨=1：（1

【技术实现步骤摘要】
一种锂锰扣式电池正极材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于锂锰扣式电池
，具体涉及一种锂锰扣式电池正极材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]现有的电池导电剂有石墨、碳纳米管、乙炔黑等，其中石墨起到了点状导电作用，在一定范围内存在提升导电性，同时会损失能量密度的相反效果。而碳纳米管和乙炔黑存在难以分散，容易团聚的现象，尤其在锂锰扣式电池行业，由于其正极非传统锂电池打浆工艺，使用干法搅拌混合，所以对于导电剂的分散是非常困难的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术不足，提供一种锂锰扣式电池正极材料及其制备方法与应用，本专利技术采用含有石墨烯的导电剂与二氧化锰混合，可显著减小了电池内阻，同时大大提升了电池的放电容量的。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]第一方面，本专利技术提供的一种锂锰扣式电池正极材料包括导电剂、粘结剂和二氧化锰，所述导电剂由石墨烯浆料、乙炔黑和石墨组成，所述石墨烯浆料、乙炔黑和石墨的重量比为石墨烯浆料：乙炔黑：石墨=1：（1
‑
2）：（1
‑
2）；所述石墨烯浆料的固含量为5.2~8.2%，碳含量为4.0~8.0%，粘度不大于5000Mpa.s，粒度为2.0~5.0μm。
[0006]本专利技术通过将石墨、乙炔黑及石墨烯浆料进行组合形成复合导电剂，二氧化锰与复合导电剂和粘结剂进行混合制备锂锰扣式电池正极材料，本专利技术采用含有石墨烯的导电剂与二氧化锰混合，以“点
‑
线
‑
面”的形式接触，而无团聚现象，可显著减小了电池内阻，同时大大提升了电池的放电容量的。
[0007]经研究发现，石墨烯浆料、乙炔黑和石墨的重量比在石墨烯浆料：乙炔黑：石墨=1：（1
‑
2）：（1
‑
2）范围内，导电剂中的石墨烯浆料、乙炔黑和石墨三者缺一不可，三者以特定比例混合才能在减小锰锂扣式电池的内阻，同时大大提升锰锂扣式电池的放电容量。
[0008]作为本专利技术的优选实施方式，所述锂锰扣式电池正极材料中粘结剂的质量百分比为0.5
‑
5%。
[0009]作为本专利技术的优选实施方式，所述导电剂、粘结剂和二氧化锰的重量比为导电剂：粘结剂：二氧化锰=9：1：90。
[0010]作为本专利技术的优选实施方式，所述粘结剂为聚四氟乙烯。
[0011]第二方面，本专利技术提供的一种如第一方面所述的锂锰扣式电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0012]（1）将二氧化锰预热处理后冷却；
[0013]（2）将导电剂与经过步骤（1）处理后的二氧化锰搅拌混合，得到混合料a；
[0014]（3）将粘结剂加水调配成粘结浆料，将所得的粘结浆料与步骤（2）所得的混合料搅
拌混合后，干燥后得到混合料B；
[0015]（4）将步骤（3）所得的混合料B进行造粒处理后筛粉得到锂锰扣式电池正极材料。
[0016]作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤（1）中预热处理的温度为350
‑
400℃，时间为6
‑
12h。
[0017]作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤（2）中搅拌混合的转速为100
‑
200r/min，时间为20
‑
40min。
[0018]作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤（3）中搅拌混合的转速为100
‑
200r/min，时间为45
‑
90min。
[0019]第三方面，本专利技术提供的一种如第一方面所述的锂锰扣式电池正极材料在制备锂锰扣式电池中的应用。
[0020]将本专利技术的锂锰扣式电池正极材料用于制备锂锰扣式电池，制备出的锰锂扣式电池具有倍率性能高、能量密度高的优势；其利用了石墨烯的优异导电性和柔性薄片结构，可以在极片中形成高效三维导电网络，降低极片电阻率，提高电池倍率性能，同时还可有效增强极片压实，从而提高电池能量密度。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0022]（1）本专利技术使用特定比例配方的导电剂制备正极材料，导电剂分散均匀，无团聚现象；
[0023]（2）本专利技术以含有石墨烯的正极材料制成锰锂扣式电池，利用了石墨烯的优异导电性和柔性薄片结构，可以在极片中形成高效三维导电网络，降低极片电阻率，提高电池倍率性能，同时还可有效增强极片压实，从而提高电池能量密度；与现有无石墨烯的正极材料相比，本专利技术以含有石墨烯的正极材料制成锰锂扣式电池，其内阻可降低25%左右，放电容量可增加10%左右，放电电压平台（倍率性能）增加0.5V左右。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例2提供的混合料B的扫描电镜图；
[0025]图2为本专利技术对比例1提供的混合料B的扫描电镜图；
[0026]图3为本专利技术对比例2提供的混合料B的扫描电镜图；
[0027]图4为本专利技术提供的含石墨烯的导电剂与二氧化锰混合后的扫描电镜图；
[0028]图5为本专利技术效果例1提供的锰锂扣式电池的内阻测试结果图；
[0029]图6为本专利技术效果例1提供的锰锂扣式电池的放电时间测试结果图；
[0030]图7为本专利技术效果例1的锰锂扣式电池的放电曲线图。
具体实施方式
[0031]为更好地说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本专利技术进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0032]本专利技术所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本
常规试剂、方法和设备。
[0033]本专利技术所采用的石墨为型号为S1
‑
20的人造石墨；本专利技术所采用的乙炔黑为电阻
率为1.3Ω的乙炔炭黑。
[0034]本专利技术所采用的石墨烯浆料为市售产品，其参数如下：
[0035][0036]实施例1
[0037]本实施例提供了一种锂锰扣式电池正极材料，其制备方法包括如下步骤：
[0038]（1）称取下述按重量百分比计的组分：石墨烯浆料2.25%、乙炔黑2.25%、石墨4.5%、二氧化锰90%、聚四氟乙烯1%；
[0039]（2）将二氧化锰在380℃下热处理8h，然后冷却至室温；
[0040]（3）将冷却后的二氧化锰倒入和粉机中，加入乙炔黑、石墨和石墨烯浆料，以100r/min的转速搅拌30min，得到混合料A；
[0041]（4）将聚四氟乙烯加水调配成粘结浆料，水的添加量为聚四氟乙烯中重量的10倍，将所得的粘结浆料加入步骤（2）所得的混合料中，以100r/min的转速搅拌60min，然后将物料转入烘箱中在80℃下干燥24h，去除水分，得到混合料B；
[0042]（5）将去除水分的物料倒入造粒机的料箱中自动造粒，最后筛粉得到锂锰扣式电池正极材料，体积为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂锰扣式电池正极材料，其特征在于，包括导电剂、粘结剂和二氧化锰，所述导电剂由石墨烯浆料、乙炔黑和石墨组成，所述石墨烯浆料、乙炔黑和石墨的重量比为石墨烯浆料：乙炔黑：石墨=1：（1
‑
2）：（1
‑
2）；所述石墨烯浆料的固含量为5.2~8.2%，碳含量为4.0~8.0%，粘度不大于5000Mpa.s，粒度为2.0~5.0μm。2.如权利要求1所述的锂锰扣式电池正极材料，其特征在于，所述锂锰扣式电池正极材料中粘结剂的质量百分比为0.5
‑
5%。3.如权利要求1所述的锂锰扣式电池正极材料，其特征在于，所述导电剂、粘结剂和二氧化锰的重量比为导电剂：粘结剂：二氧化锰=9：1：90。4.如权利要求1所述的锂锰扣式电池正极材料，其特征在于，所述粘结剂为聚四氟乙烯。5.一种如权利要求1
‑
4中任一项所述的锂锰扣式电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将二氧化锰预热处理后冷却；（2）将导电剂与经过步骤（1）处理后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭镖，李江帆，薛江丽，卫兵，余绍兴，
申请(专利权)人：广州鹏辉能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：