【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池正极制备，具体涉及一种用于锂离子电池复合正极的分散剂及其制备方法及锂离子电池复合正极。
技术介绍
1、锂离子电池如今已经广泛应用于便携式电子设备、电动汽车以及各式储能电源系统中。其中，正极材料是含锂化合物，作为提供锂离子的关键部分，影响着整个电池的性能。以单一正极材料licoo2、lifepo4和limo2(m＝nixcoymnz/alz，x+y+z＝1)等为代表的锂离子电池，因其比容量高、能量密度大和循环寿命长等优点被广泛应用于航天航空、电动汽车以及电子设备等领域中。然而，这些单一正极材料因结构极其不稳定、不可逆容量损失高、循环稳定性差、安全性低和导电性低等问题阻碍了在大型动力能源设备上的应用。
2、因此，近年来，锂离子电池在追求高能量密度的同时，已不再停留在追求单方面性能的改善和提高上，而是更注重于整体性能上的协调发展。将单一正极材料与其他非正极材料或正极材料复合制备得到的复合正极材料能有效解决以上问题，同时由于其制备工艺简单、成本消耗低，且在提高锂离子电池的电化学性能和热稳定性上的效果十分明显，因此复合正极材料有着十分可观的发展前景。(qiao hu,yufang he,dongsheng ren,etal.targeted masking enables stable cycling of lini0.6co0.2mn0.2o2 at 4.6v,nanoenergy.2022,96,107123.)(ziweilan,jianruzhang,yuanyuanli,et al.resea
3、但复合正极材料后续面临的电极制备工艺仍面临较大的挑战，复合正极材料中各组分粒径大小、表面状态皆有所差异，后续在材料的混浆、涂布等极片制备过程中，其加工性能面临较大的挑战。而锂离子电池性能依赖于电池浆料、极片各组分的成分和性质，包括电活性物质、导电剂、粘结剂等。同时电极制备工艺决定电极的微观形貌，也是非常重要的。浆料制备技术的进步不仅可以降低电池生产成本，而且可以提升电池容量和循环稳定性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种用于锂离子电池复合正极的分散剂、制备方法及锂离子电池复合正极，以克服具有同时含有微米级和纳米级复合正极颗粒在浆料中分散不均、出现团聚的问题。以此满足极片涂布工艺的要求，通过涂布得到厚度均一的涂层，使复合正极在电芯的性能得到最大程度的发挥，实现锂离子电池性能提升和稳定。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供了一种用于锂离子电池复合正极的分散剂，按质量百分比计，原料包括：1％～5％的离子液体包覆的固态电解质材料；0.5％～1.5％的粘结剂及溶剂，所述离子液体为咪唑类离子液体。
3、进一步的是，所述粘结剂为选自聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇中的一种或多种；所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮和/或乙腈。
4、进一步的是，所述咪唑类离子液体为选自1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中的一种或多种。
5、进一步的是，所述固态电解质材料为选自li7la3zr2o12、li6.4la3zr1.4ta0.6o12、li1.5al0.5ge1.5(po4)3、li1+xalxti2-x(po4)3(0.1≤x≤1.5)和li3-xnaxzr2si2po12(0≤x≤3)中的至少一种。
6、进一步的是，所述离子液体包覆固态电解质材料是通过下述制备方法得到的：将固态电解质材料与离子液体置于旋转反应釜中，固态电解质材料与离子液体的质量投入比为：1:3～1:10，以40-60rpm/min的转速旋转搅拌24～48h，温度为100-200℃，取出后进行离心分离，干燥，得到离子液体包覆的固态电解质材料。
7、进一步的是，所述制备得到的离子液体包覆的固态电解质材料中，离子液体质量占比为5％～10％(离子液体质量/离子液体包覆的固态电解质材料)。
8、进一步的是，所述离子液体的包覆厚度为5～20nm。
9、进一步的是，所述离子液体包覆固态电解质材料的zeta电位的绝对值≥61mv。
10、本专利技术还提供了上述用于锂离子电池复合正极的分散剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
11、1)将离子液体包覆的固态电解质材料和溶剂混合后，以2000～5000r/min的转速砂磨1～2h后，得到预混浆料a；
12、2)将粘结剂和溶剂混合，以100～1000r/min的转速混合1～2h后得到预混浆料b；
13、3)将预混浆料a加入预混浆料b中，以500～2000r/min的转速高速搅拌混合10～20h，得到分散剂，
14、所述的预混浆料a中的砂磨后的固态电解质材料的粒径为100～500nm。
15、本专利技术还提供了一种锂离子电池复合正极，其特征在于，其包括集流体、复合正极活性材料、粘结剂、导电剂和上述分散剂。
16、本专利技术的有益效果为：
17、1)离子液体包覆的固态电解质材料表面具有很高的zeta电位绝对值，极其稳定，自身极易分散在浆料中。同时，材料表面的静电力作用将会阻碍团簇合并，同时也会形成空间位阻，将有利于浆料中其他纳米颗粒的分散，不会发生凝聚现象，这对复合正极材料浆料的制备带来积极作用。离子液体选用咪唑类离子液体，因其室温下为熔融态，电荷分布均匀、极性分布宽、热稳定好，与锂电池正极浆料有很好的兼容性，离子在其中便于传输。
18、现有技术公开的分散剂一般由表面活性剂和导电剂混合而成，如专利文献202010553793.5表面活性剂(明胶或聚乙烯醇)对导电剂具有很强的亲合力，因此导电剂均匀分布在活物质表面上。导电剂大多为碳纳米管、石墨烯等，碳纳米管材料容易成束，石墨烯二维材料则易堆叠，其自身在浆料中的分散也是一项具有挑战性的任务，通常要用到超声波分散或通过高强度剪切流体来进行力学混合，复杂化制备工艺，也增加了生产成本。
19、2)固态电解质材料是一种快离子导体，传统观点认为活物质颗粒内部的锂离子扩散决定电池倍率性能，纳米粒径的固态电解质颗粒可以缩短锂离子扩散路径短，可有效提升正极的离子传输性能，从而提升电流特性和库仑效率。此外，固态电解质颗粒细小均匀分散没有团聚，形成薄层弥散成导离子网络，可以互锁连结导电剂、活性物质颗粒，使活性物质性能得到有效发挥。
20、虽然现有技术中也有通过正极合浆加入固态电解质的方式，如cn110492102a，但其虽能提升电池正极的离子本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于锂离子电池复合正极的分散剂，其特征在于，按质量百分比计，原料包括：1％～5％的离子液体包覆的固态电解质材料；0.5％～1.5％的粘结剂及溶剂，所述离子液体为咪唑类离子液体。
2.根据权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述粘结剂为选自聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇中的一种或多种，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮和/或乙腈。
3.根据权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述咪唑类离子液体为选自1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述固态电解质材料为选自Li7La3Zr2O12、Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3、Li1+xAlxTi2-x(PO4)3，0.1≤x≤1.5，和Li3-yNayZr2Si2PO12，0≤y≤3中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述离子液体包覆固态电解质材料是
6.根据权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述离子液体包覆的固态电解质材料中，按离子液体质量/离子液体包覆的固态电解质材料计，离子液体质量占比为5％～10％。
7.根据权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述离子液体包覆的固态电解质材料中，离子液体的包覆厚度为5～20nm。
8.根据权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述离子液体包覆固态电解质材料的zeta电位的绝对值≥61mV。
9.一种如权利要求1～8中任意一项所述的用于锂离子电池复合正极的分散剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种锂离子电池复合正极，其特征在于，其包括集流体、复合正极活性材料、粘结剂、导电剂和权利要求1～9中任意一项所述的分散剂。
...【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子电池复合正极的分散剂，其特征在于，按质量百分比计，原料包括：1％～5％的离子液体包覆的固态电解质材料；0.5％～1.5％的粘结剂及溶剂，所述离子液体为咪唑类离子液体。
2.根据权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述粘结剂为选自聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇中的一种或多种，所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮和/或乙腈。
3.根据权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述咪唑类离子液体为选自1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述固态电解质材料为选自li7la3zr2o12、li6.4la3zr1.4ta0.6o12、li1.5al0.5ge1.5(po4)3、li1+xalxti2-x(po4)3，0.1≤x≤1.5，和li3-ynayzr2si2po12，0≤y≤3中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述离子液体...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱蕾，吴勇民，贾荻，陈星，孙晓慧，朱凯，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：
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