【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于浆料制备，具体为一种非油系三元正极复配浆料及其制备与应用。
技术介绍
1、三元材料是一种新型锂离子电池正极材料，具有容量高、循环稳定性好、成本适中等重要优点，由于这类材料可以同时有效克服钴酸锂材料成本过高、锰酸锂材料稳定性不高、磷酸铁锂容量低等问题，在电池中已实现了成功的应用，并且应用规模得到了迅速的发展。
2、锂离子电池生产过程是一个高耗能、高成本的过程，特别是浆料制备过程中采用的n-甲基吡咯烷酮(nmp)溶剂，不仅成本高昂，还具有毒性、易燃易爆等危险，因此采用水系浆料体系替代传统的nmp油系浆料体系也就成了众望所归。这一愿望目前已在石墨负极生产中得到应用，但是三元体系材料对于水分十分敏感，在较高的湿度下表面会生成的lioh和li2co3杂质，如果直接将三元材料浸入水中，水环境下三元材料中的li元素也会与水中的h+发生交换反应，引起材料中的li溶出，ph偏强碱，严重影响胶粘剂粘结性和电池的电化学性能，因此水系浆料体系很少应用在三元材料上。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种非油系三元正极复配浆料及其制备方法，从替代传统nmp油系浆料体系的角度出发，寻求一种方法避免三元材料与水溶剂的接触，以解决上述
技术介绍
中提出nmp油系浆料体系成本高有毒易燃易爆、三元体系材料对水十分敏感导致ph偏强碱影响胶粘剂粘结性和电池的电化学性能的问题。
2、本专利技术的另一目的是提供上述非油系三元正极复配浆料在锂离子电池中的应用，特别
3、本专利技术的第一目的是提供一种非油系三元正极复配浆料的制备方法，具体如下：
4、一种非油系三元正极复配浆料的制备方法，包括以下步骤：
5、步骤(1)：首先加入粘结剂溶液、导电剂浆料和锰酸锂，搅拌，混合均匀；
6、步骤(2)：随后加入三元正极材料，搅拌，分散均匀；
7、步骤(3)：最后加入丁苯橡胶(sbr)，搅拌，混合均匀，得到非油系三元正极复配浆料。
8、采用上述技术方案，三元浆料制备过程中加入锰酸锂起到关键性作用，虽然粘结剂溶液中含有一定的水溶剂，具有一定的保水性，但浆料制备中、涂覆中等存在的毛细细管现象会减弱粘结剂的保水性，所以通过加入锰酸锂调配粘结剂溶液的浓度，从而增加粘结剂的保水性，大大减小了三元材料存在下水溶剂对浆料ph的影响，从而大大增加了制备锂离子电池的电化学性能。具体地，在浆料制备过程中，首先加入锰酸锂，使得锰酸锂与粘结剂溶液充分接触相混合，减少后加入的三元正极材料与粘结剂溶液的接触，其实也就减少了三元正极材料与粘结剂溶液中水溶剂的接触，避免了浆料ph上升影响粘结剂的粘结性和电池的电化学性能。
9、进一步地，所述锰酸锂的加入量为所述非油系三元正极复配浆料总重量的5％-35％。锰酸锂的加入量至关重要，加入的锰酸锂量过多，锰酸锂与粘结剂、导电剂结合过饱和，浆料中粘接剂由于被锰酸锂包裹而无法粘接以致浆料无粘稠状态，影响三元正极材料的进一步混合，极限状态是无法涂覆极片；加入的锰酸锂量过少，锰酸锂与粘结剂、导电剂的结合不能达到饱和，加入三元正极材料后会导致粘结剂中水溶剂和导电剂中水溶剂均与三元正极材料部分接触而造成浆料ph急剧增大，破坏粘结剂的粘结性，影响电池的电化学性能。
10、进一步地，所述粘结剂溶液的加入量为所述非油系三元正极复配浆料总重量的1％-3％。
11、优选地，所述粘结剂溶液的加入量为所述非油系三元正极复配浆料总重量的1％-2.2％。
12、进一步地，所述导电剂浆料的加入量为所述非油系三元正极复配浆料总重量的2％-4％。
13、优选地，所述导电剂浆料的加入量为所述非油系三元正极复配浆料总重量的2.1％-3.2％。
14、进一步地，所述粘结剂溶液的固含量为1％-5％。
15、更进一步地，当加入的所述粘结剂溶液的固含量为大于等于1％、小于3％时，加入所述导电剂浆料中不含有水系导电剂浆料；当加入的所述粘结剂溶液的固含量为大于等于3％、小于等于5％时，加入所述导电剂浆料中含有水系导电剂浆料。通过调配粘结剂溶液的固含量可调控水系导电浆料在三元正极浆料中的使用情况，当粘接剂溶液固含量较大时，也就是含水较少时，可以适量使用一定量的水系导电剂浆料，当粘接剂固含量较低时，也就是含水较多时，则不使用水系导电剂浆料，只使用固体导电剂，该加入设置可以充分调配导电剂浆料的使用情况，并避免三元正极材料与粘结剂溶液中的水溶剂和水系导电浆料中的水溶剂的接触。
16、更进一步地，所述水系导电剂浆料的加入量为所述非油系三元正极复配浆料总重量的0-1％。
17、更进一步地，所述水系导电剂浆料的固含量为大于0、小于等于1.5％。
18、进一步地，所述粘结剂溶液的溶剂为乙醇和水的混合液，乙醇和水的体积比为1:1-5:1。该溶剂组成及体积配比设置减少了水溶剂的使用，进而避免三元正极材料与粘结剂溶液中的水溶剂接触。
19、进一步地，所述粘结剂溶液为羧甲基纤维素钠(cmc)溶液，其制备方法为：将不同固含量的cmc置于烧杯中，加入溶剂，搅拌均匀，即得粘结剂溶液。优选地，搅拌速度为1000-3500r的高速。
20、进一步地，所述导电剂浆料包括水系导电剂浆料和固体导电剂，所述水系导电剂浆料为石墨烯导电剂浆料、碳纳米管导电剂浆料或石墨烯和碳纳米管混合导电剂浆料，所述固体导电剂为炭黑、导电石墨、碳纤维等中的一种或多种。
21、进一步地，所述三元正极材料为ncm或nca。由于ncm或nca三元正极材料在水溶剂环境下，体系ph值远远大于8.5，这种碱性环境不利于粘结剂cmc的使用，因为cmc的粘结性能跟ph值相关，当ph>8.5时，粘度显著降低。该制备方法通过先加入锰酸锂，使得锰酸锂与cmc溶液充分接触相混合，减少后加入的ncm或nca与cmc溶液的接触，其实也就减少了ncm或nca与cmc溶液中水溶剂的接触，进而保持cmc粘结剂性能，维持非油系三元锂离子电池的电化学性能。
22、进一步地，在步骤(1)中，在低速下将水系导电剂浆料缓慢加入所述粘结剂溶液中，低速搅拌2-10min、高速搅拌10-30min，混合均匀；然后在低于低速或停止状态下，缓慢加入固体导电剂，低速搅拌2-10min、高速搅拌10-30min，混合均匀；最后加入所述锰酸锂。优选地，低速为500-1000r的转速，高速为1000-3500r的转速。
23、进一步地，在步骤(2)中，所述搅拌的时间为20-30min。
24、进一步地，在步骤(3)中，所述搅拌的速度为小于800r的低速，时间为10-15min。
25、本专利技术的第二目的是提供一种通过上述制备方法得到的非油系三元正极复配浆料。该非油系三元正极复配浆料可替代传统的nmp油系浆料体系，减少传统n本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非油系三元正极复配浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种非油系三元正极复配浆料的制备方法，其特征在于，所述锰酸锂的加入量占所述非油系三元正极复配浆料总量的5％-35％。
3.根据权利要求2所述的一种非油系三元正极复配浆料的制备方法，其特征在于，所述粘结剂溶液的固含量为1％-5％。
4.根据权利要求2所述的一种非油系三元正极复配浆料的制备方法，其特征在于，当加入的所述粘结剂溶液的固含量为大于等于1％、小于3％时，加入的所述导电剂浆料中不含有水系导电剂浆料；当加入的所述粘结剂溶液的固含量为大于等于3％、小于等于5％时，加入的所述导电剂浆料中含有水系导电剂浆料，所述水系导电剂浆料的固含量为大于0、小于等于1.5％。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种非油系三元正极复配浆料的制备方法，其特征在于，所述粘结剂溶液的溶剂为乙醇和水的混合液，乙醇和水的体积比为1:1-5:1。
6.根据权利要求5所述的一种非油系三元正极复配浆料的制备方法，其特征在于，所述粘结剂溶液为羧甲基纤维素钠溶液；>
7.根据权利要求5所述的一种非油系三元正极复配浆料的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，低速下将水系导电剂浆料缓慢加入所述粘结剂溶液中，低速下搅拌2-10min、高速下搅拌10-30min，混合均匀；然后低速或停止状态下，缓慢加入固体导电剂，低速下搅拌2-10min、高速下搅拌10-30min，混合均匀；最后加入所述锰酸锂。
8.根据权利要求5所述的一种非油系三元正极复配浆料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述搅拌的时间为20-30min；
9.一种非油系三元正极复配浆料，其特征在于，通过权利要求1-4、6-8任一所述的制备方法得到。
10.一种如权利要求9所述的非油系三元正极复配浆料的应用，其特征在于，所述非油系三元正极复配浆料应用于锂离子电池三元正极浆料中。
...【技术特征摘要】
1.一种非油系三元正极复配浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种非油系三元正极复配浆料的制备方法，其特征在于，所述锰酸锂的加入量占所述非油系三元正极复配浆料总量的5％-35％。
3.根据权利要求2所述的一种非油系三元正极复配浆料的制备方法，其特征在于，所述粘结剂溶液的固含量为1％-5％。
4.根据权利要求2所述的一种非油系三元正极复配浆料的制备方法，其特征在于，当加入的所述粘结剂溶液的固含量为大于等于1％、小于3％时，加入的所述导电剂浆料中不含有水系导电剂浆料；当加入的所述粘结剂溶液的固含量为大于等于3％、小于等于5％时，加入的所述导电剂浆料中含有水系导电剂浆料，所述水系导电剂浆料的固含量为大于0、小于等于1.5％。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种非油系三元正极复配浆料的制备方法，其特征在于，所述粘结剂溶液的溶剂为乙醇和水的混合液，乙醇和水的体积比为1:1-5:...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵孟哲，欧阳再国，马立群，
申请(专利权)人：天津艾克凯胜石墨烯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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