本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，具體涉及一種正極漿料、正極極片及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、磷酸鈦鋁鋰latp(li1+xalxti2-x(po4)3)為nasicon型固態(tài)電解質(zhì)材料，具有優(yōu)異的離子導(dǎo)電性能和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，因此在鋰離子電池中被廣泛應(yīng)用于正極漿料中，其能夠提供更高的電池安全性和循環(huán)壽命，同時(shí)也有較高的電化學(xué)穩(wěn)定性和循環(huán)性能，可以有效減少鋰電池在充放電過(guò)程中的安全隱患，并提高電池的使用壽命?，F(xiàn)有技術(shù)中，一般先將微米級(jí)latp粉體分散于n-甲基吡咯烷酮(nmp)有機(jī)溶液中，之后通過(guò)砂磨機(jī)將latp的粒徑降至納米級(jí)，再與其他成分復(fù)配形成正極漿料。實(shí)踐中，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，砂磨過(guò)程中l(wèi)atp的nmp溶液極易發(fā)黃，發(fā)黃的主要原因是nmp水解且水解產(chǎn)物發(fā)生聚合反應(yīng)生成酰胺類或酯類聚合物所致，而且砂磨時(shí)間越長(zhǎng)，發(fā)黃現(xiàn)象越嚴(yán)重。雖然目前尚不清楚該發(fā)黃現(xiàn)象對(duì)于正極漿料、正極極片是否具有不利影響，但是客戶一般要求其顏色為純白色，因此需要對(duì)現(xiàn)有的正極漿料的制備方式進(jìn)行改進(jìn)，以避免該發(fā)黃現(xiàn)象的發(fā)生，提高客戶的使用滿意度。而且，latp用于高鎳三元正極材料制備時(shí)，其粒徑越小勻漿越容易發(fā)生凝膠反應(yīng)，導(dǎo)致漿料流動(dòng)性變差，影響涂布的效率和質(zhì)量。

2、為此，提出本技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對(duì)背景技術(shù)中提到的問(wèn)題，公開(kāi)了一種正極漿料、正極極片及其制備方法。

2、本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一方面，本發(fā)明提出了一種正極漿料的制備方法，包括如下操作步驟：

4、s1、將n-甲基吡咯烷酮置于攪拌裝置中，加入latp并攪拌，之后分別加入2-甲氨基乙醇和聚乙烯亞胺，繼續(xù)攪拌一段時(shí)間后進(jìn)行砂磨直至latp達(dá)到目標(biāo)粒徑，得到預(yù)混漿料；

5、s2、將所述預(yù)混漿料與正極材料、導(dǎo)電劑、粘接劑混合制備成正極漿料。

6、2-甲氨基乙醇(也稱2-二甲基乙醇胺，dmae)和聚乙烯亞胺(pei)分別加入可以一定程度上抑制nmp分子的水解，但是抑制作用有限，需要較多的添加量才能獲得顯著的抑制效果，而且pei具有較強(qiáng)的絮凝作用，添加量較大時(shí)會(huì)導(dǎo)致latp團(tuán)聚，特別是當(dāng)latp為納米級(jí)時(shí)，團(tuán)聚現(xiàn)象更加嚴(yán)重。本技術(shù)人意外發(fā)現(xiàn)：當(dāng)兩種物質(zhì)同時(shí)添加后，所得預(yù)混漿料沉降后液態(tài)層呈淺乳白色，即使擱置10天也不會(huì)變黃，而且latp分散性良好，無(wú)明顯團(tuán)聚現(xiàn)象。究其原因，本技術(shù)人推測(cè)：隨著砂磨的進(jìn)行，latp粒徑變小，表面暴露的活性點(diǎn)位增多，這些活性點(diǎn)位會(huì)促進(jìn)nmp分子的水解，而dmae和pei加入后與所述活性點(diǎn)位相結(jié)合，減少了活性點(diǎn)位與nmp分子的接觸，繼而起到抑制nmp分子水解的作用，由于dmae、pei分子結(jié)構(gòu)不同，所含的氨基與所述活性點(diǎn)位的結(jié)合力不同，兩種物質(zhì)復(fù)配使用有助于最大化地與所述活性點(diǎn)位相結(jié)合，繼而顯著抑制nmp分子水解，避免預(yù)混漿料變黃；而且，可以顯著降低dmae和pei的用量，適量的pei既可以避免勻漿時(shí)凝膠反應(yīng)的發(fā)生，又不會(huì)導(dǎo)致latp團(tuán)聚，最終獲得分散性良好、流動(dòng)性較佳的正極漿料。

7、上述制備方法中所涉及的攪拌和砂磨的操作及參數(shù)均為本領(lǐng)域常規(guī)操作及參數(shù)，所涉及的裝置均為本領(lǐng)域常規(guī)裝置。本實(shí)施方式中，攪拌采用行星攪拌機(jī)，具體型號(hào)為mofa-4000；本實(shí)施方式中，砂磨采用雙動(dòng)力離心式砂磨機(jī)，具體型號(hào)為nt-v2s。

8、進(jìn)一步的，s1中，latp在n-甲基吡咯烷酮中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為19％-21％，2-甲氨基乙醇的添加量為latp的0.05wt％-0.7wt％，聚乙烯亞胺的添加量為latp的0.05wt％-0.3wt％。

9、本技術(shù)人通過(guò)付出創(chuàng)造性勞動(dòng)發(fā)現(xiàn)，dmae與latp表面的活性點(diǎn)位之間的結(jié)合力較弱，pei與latp表面的活性點(diǎn)位之間的結(jié)合力較強(qiáng)，當(dāng)dmae與pei分別按照l(shuí)atp的0.05wt％-0.7wt％和latp的0.05wt％-0.3wt％同時(shí)添加時(shí)，既可以顯著抑制nmp分子的水解，所得預(yù)混漿料不會(huì)因?yàn)樯澳ザ兩?，又能有效避免勻漿時(shí)凝膠反應(yīng)的發(fā)生，所得正極漿料不變色、不團(tuán)聚、流動(dòng)性好，無(wú)需添加nmp調(diào)節(jié)黏度即具有良好的涂布性，與現(xiàn)有技術(shù)需要采用調(diào)節(jié)劑(一般采用nmp)調(diào)節(jié)黏度或固含量后才能進(jìn)行涂布相比，減少了正極極片的制備操作流程，有助于提高正極極片的制備效率。

10、進(jìn)一步的，2-甲氨基乙醇的添加量為latp的0.25wt％-0.5wt％，聚乙烯亞胺的添加量為latp的0.15wt％-0.2wt％。

11、進(jìn)一步的，s1中，latp加入時(shí)為微米級(jí)，砂磨至納米級(jí)。

12、進(jìn)一步的，latp加入時(shí)d50為1-5μm，砂磨至其d50為200nm。

13、進(jìn)一步的，s2中，正極材料為ncm523，導(dǎo)電劑為super?p，粘接劑為聚偏氟乙烯的n-甲基吡咯烷酮溶液。

14、ncm523三元材料(lini0.5co0.2mn0.3o2)具有電壓平臺(tái)高、比容量大、常溫循環(huán)性能好、能量密度高、自放電小等優(yōu)點(diǎn)，但是同鈷酸鋰相比，其主要缺點(diǎn)就是電導(dǎo)率低和壓實(shí)密度不高，因而引入離子電導(dǎo)材料latp改變漿料的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

15、需要說(shuō)明的是：本發(fā)明中正極材料還可以是其他高鎳正極材料，如ncm622、ncm811、鎳鈷鋁酸鋰nca等；本發(fā)明中的導(dǎo)電劑還可以其他導(dǎo)電劑，如乙炔黑、可琴黑、石墨烯、碳納米管、碳納米線、ks-6等；粘接劑還可以為其他粘接劑。

16、進(jìn)一步的，ncm523、super?p、聚偏氟乙烯依序按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)94％、3％、3％添加，粘接劑中聚偏氟乙烯的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為7％，預(yù)混漿料的質(zhì)量為ncm523、super?p、聚偏氟乙烯的總質(zhì)量的1％。

17、進(jìn)一步的，s2中，所述預(yù)混漿料與正極材料、導(dǎo)電劑、粘接劑混合后，先檢驗(yàn)所得混合物的固含量，再添加n-甲基吡咯烷酮，使得終產(chǎn)物的固含量為60％-63％，固含量62％最佳。

18、正極漿料黏度過(guò)高或者過(guò)低都不利于極片涂布，黏度高分散性好且不容易沉淀，但是流平效果不好，不利于涂布；正極漿料黏度低流動(dòng)性好，但是分散性不好、容易沉淀，而且干燥困難，涂布的干燥效率低，還容易發(fā)生涂層龜裂、漿料顆粒團(tuán)聚、面密度一致性不好等問(wèn)題。由于正極漿料勻漿需要較長(zhǎng)時(shí)間，漿料具有一定黏度，因此勻漿過(guò)程中漿料的溫度會(huì)明顯升高，即使有冷卻水控制溫度，漿料溫度還是會(huì)有波動(dòng)，在此條件下nmp會(huì)有一定程度的揮發(fā)，導(dǎo)致漿料固含量增大。為此，每次勻漿結(jié)束后，需要先檢測(cè)固含量，再補(bǔ)充nmp，控制固含量為60％-63％，優(yōu)選為62％，在此固含量范圍內(nèi)的正極漿料黏度適中、分散性好、流平性佳、涂布和干燥效率高，有助于鋰電池產(chǎn)能的提升。另一方面，本發(fā)明提出一種按照上述制備方法制得的正極漿料。

19、除此之外，本發(fā)明還提出一種正極極片，其表面涂覆有上述正極漿料。該正極極片的制備方法具體為：將上述正極漿料攪拌均勻后涂覆于鋁箔表面并進(jìn)行烘干、輥壓等處理。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

21、1、在latp砂磨時(shí)加入dmae和pei，dmae和pei協(xié)同作用可以顯著抑制nmp分子水解，避免預(yù)混漿料發(fā)黃，提高客戶的使用滿意度；

22、2、勻漿時(shí)不易出現(xiàn)凝膠反應(yīng)，所得正極漿料不變色、不團(tuán)聚、流動(dòng)性好，分散性好、流平性佳，有助于提高涂布效率和涂布質(zhì)量，提升鋰電池的產(chǎn)能。