【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及正极片，尤其涉及一种低短路率水系三元掺锰正极片配方及其浆料制备方法。
技术介绍
1、油性配料体系(nmp+pvdf粘结剂)配制三元锂正极浆料，具有挥发性强、毒性大、生产成本高等缺点。行业内多家研究机构及公司，另辟蹊径，纷纷提出水系三元锂配料体系进行替代。cn201911319962.2公开了一种水性三元正极浆料及其制备方法，通过酸改性聚丙烯酰胺粘结剂的使用，改善了水性体系中的水对正极材料造成的损害，有效提高了锂离子电池的高温存储性能。
2、但是，水系配料体系也存在浆料稳定性差、极片剥离强度低、电芯内阻高、倍率性能差等缺点。另一方面，钴作为三元锂电池的主要原材料之一，占据三元锂电池原材料成本近90％。这在很大程度上造成三元锂电池原材料成本居高不下。一边保证高能量密度，一边又降低成本，三元掺杂锰酸锂的正极材料方案成为不少动力电池厂商秘而不宣之举。cn201310337549.5公开了一种锰酸锂-三元材料复合正极极片的制备方法，将两者复合制备复合正极片，综合了三元材料比容量高和锰酸锂价格低、安全性好的优点，扬长避短，改善了电池的综合性能。
3、然而，市面上的锰酸锂形貌为尖晶石结构、棱角多、存在大颗粒问题，造成实际量产制程特别是卷绕工序短路率高居不下。在此形况下，有研究者尝试通过砂磨机研磨所配置三元材料复配锰酸锂正极浆料，以改善颗粒表面形貌、细化粒径来降低极片短路率，但均由于所使用的常规水性粘结剂如聚丙烯酸酯类粘结剂、la133粘结剂、c-cts粘结剂、交联型水性粘结剂等，它们粒径大、分子间作用力弱
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种低短路率水系三元掺锰正极片配方及其浆料制备方法，解决现有水系研磨浆料不稳定以及锰酸锂形貌为尖晶石结构、棱角多、存在大颗粒等技术问题。
2、本专利技术的基本构思是引入纳米水性粘结剂配料，该纳米水性粘结剂粒径小，热分解温度超过250℃，且具有良好的抗冻融性能，匹配的cmc用量少，可与水性分散剂、超声波协同球磨，有利于浆料中微米级颗粒的混合和分散，并确保浆料在高速的剪切力作用过程中保持稳定状态。
3、具体操作为，按车间常规的配料工艺匀浆结束后，通过隔膜泵将混合浆料打进装有0.2-2.0微米粒径锆球的砂磨机，并配合辅助超声波进行一定时间的分段式球磨工艺研磨，所制成浆料各组分粒子分布均匀、形貌规整、无大颗粒，且长时间存放无破乳现象，制成极片掉粉少、制程短路率大幅度降低，制成电芯内阻低、倍率性能好。
4、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
5、一种低短路率水系三元掺锰正极片的配方，由94.0～98.3％三元掺锰复合材料、1.0～3.0％导电剂、0.1～0.5％改性耐磨性cmc、0.1～0.5％水性分散剂和0.5～2.0％纳米水性粘结剂组成。
6、进一步地，三元掺锰复合材料为镍钴铝酸锂/镍钴锰酸锂：锰酸锂＝5～8:2～5。
7、进一步地，其特征在于：导电剂为乙炔黑、科琴黑、super-p、水性cnt、石墨烯中的任意一种或任意二种以上的混配。
8、进一步地，水性分散剂为paa及其盐类、peg、pam、pei、pssa中的任意一种或任意二种以上的混配。
9、进一步地，纳米水性粘结剂的制备过程为：
10、在1吨反应釜内加入去离子水500～750kg、丙烯酸酯类化合物30～45kg、氢氧化锂10～30kg、碳酸锂5～20kg、碳酸铵20～30kg、丙烯腈类化合物100～150kg和促进剂溶液8000～11000ml，设置反应釜的导热油油温为80～150℃，电机转速为30-80rpm，制备过程中的保护气氛为氮气、氩气中的一种或两种组合，气体流量为1500～3000l/hrs，通过聚合反应制得。
11、进一步地，促进剂溶液为四甲基硫脲、乙酰丙酮、三苯基膦、苄基二甲胺、n,n-二甲基苯胺中的任意一种或任意二种以上的混配。
12、一种低短路率水系三元掺锰正极片的浆料制备方法，所述方法包括如下步骤：
13、步骤1：通过隔膜泵将水系三元掺锰正极浆料打进装有0.2-1.0微米粒径锆球的砂磨机，调整砂磨机转数为200-300rpm，进行1-2h低速剪切操作，以充分打散各组分浆料粒子；
14、步骤2：待浆料混匀后，调整砂磨机转数为800-1000rpm，并辅助超声波进行2-4h高速剪切研磨，以改善颗粒表面形貌、消除大颗粒子；
15、步骤3：关闭辅助超声波设备，分别调整砂磨机转数为800-600rpm、500-300rpm、200-50rpm、30-0rpm进行阶梯式降速匀浆操作，每个梯度转数时长30分钟，直至砂磨机停止转动。
16、实现优化水系三元掺锰配方体系及工艺，提高浆料的稳定性及颗粒一致性，在同比例掺锰降本的条件下，降低正极片卷绕、组装过程的短路率，缩短锂离子传输路径，降低电芯内阻，提高倍率性能。
17、本专利技术由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
18、(1)本专利技术引入纳米水性粘结剂配料，粒径小、分子间作用力强，在通过砂磨机的高速剪切力作用充分打散浆料粒子、改善颗粒表面形貌、消除大颗粒子的过程中，能与水性分散剂、超声波协同作用保障浆料的稳定性，从根本上解决产品制程过程短路率高的问题，成功降低生产成本，并提高产品综合性能。
19、(2)制备方法的研磨过后浆料状态稳定，粘结剂、导电剂均匀被填充在主材颗粒表面，涂布流平性较好，极片在高温烘烤过程中无龟裂、鼓边等现象，卷绕过程浮粉较少，大大降低了三元掺锰工艺极片在制程中的短路率，制成电芯内阻小、倍率性能好，整体上起到了降本增效的有利形势。
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1.一种低短路率水系三元掺锰正极片的配方，其特征在于：由94.0～98.3％三元掺锰复合材料、1.0～3.0％导电剂、0.1～0.5％改性耐磨性CMC、0.1～0.5％水性分散剂和0.5～2.0％纳米水性粘结剂组成。
2.根据权利要求1所述的一种低短路率水系三元掺锰正极片的配方，其特征在于：三元掺锰复合材料为镍钴铝酸锂/镍钴锰酸锂：锰酸锂＝5～8:2～5。
3.根据权利要求1所述的一种低短路率水系三元掺锰正极片配方及其浆料制备方法，其特征在于：导电剂为乙炔黑、科琴黑、Super-P、水性CNT、石墨烯中的任意一种或任意二种以上的混配。
4.根据权利要求1所述的一种低短路率水系三元掺锰正极片的配方，其特征在于：水性分散剂为PAA及其盐类、PEG、PAM、PEI、PSSA中的任意一种或任意二种以上的混配。
5.根据权利要求1所述的一种低短路率水系三元掺锰正极片的配方，其特征在于：纳米水性粘结剂的制备过程为：
6.根据权利要求5所述的一种低短路率水系三元掺锰正极片的配方，其特征在于：促进剂溶液为四甲基硫脲、乙酰丙酮、三苯基膦、
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种低短路率水系三元掺锰正极片的浆料制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种低短路率水系三元掺锰正极片的配方，其特征在于：由94.0～98.3％三元掺锰复合材料、1.0～3.0％导电剂、0.1～0.5％改性耐磨性cmc、0.1～0.5％水性分散剂和0.5～2.0％纳米水性粘结剂组成。
2.根据权利要求1所述的一种低短路率水系三元掺锰正极片的配方，其特征在于：三元掺锰复合材料为镍钴铝酸锂/镍钴锰酸锂：锰酸锂＝5～8:2～5。
3.根据权利要求1所述的一种低短路率水系三元掺锰正极片配方及其浆料制备方法，其特征在于：导电剂为乙炔黑、科琴黑、super-p、水性cnt、石墨烯中的任意一种或任意二种以上的混配。
4.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：李兆成，冯科文，苏元梅，黄伟东，潘启明，
申请(专利权)人：广西燚能新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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