一種鋰電池正極漿料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋰電池生產技術領域，尤其是涉及一種鋰電池正極漿料及其制備方 法。
【背景技術】
[0002] 隨著鋰電池的廣泛應用和快速發(fā)展，人們對鋰離子電池的性能要求也越來越高， 不僅要求鋰電池具有較高的容量，而且要求在反復的充放電過程中具有較好的容量保持 率，表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能，具有較長的使用壽命。
[0003] 正極是鋰電池最重要的組成部分，決定了電池的核心電化學性能，因此合理的正 極漿料配方及其制備方法是鋰電池性能能否發(fā)揮的首要條件?，F(xiàn)在鋰電池的制造過程中通 常在正極漿料中加入含量較高的炭黑、導電石墨等導電劑來提高正極活性物質之間及正極 活性物質與集流體之間的導電特性，但是導電石墨和炭黑類導電性能較低，且加入較多的 炭黑、導電石墨等導電劑會相應減少正極活性物質的含量，從而減小電池的容量。
[0004] 碳納米管具有耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、抵抗熱變性能強等特點，且導電性能與充放 電容量遠高于炭黑和導電石墨，若在正極漿料中加入碳納米管，在減少傳統(tǒng)導電劑及粘結 劑用量的同時還可改善電池正極的導電性，有效降低電池內阻，提高容量發(fā)揮與電池能量 密度，另外還能著提高電池高功率充放電性能，降低高倍率放電時電池溫升，延長鋰電池的 使用壽命。
[0005] 但是，目前正極漿料的制備通常是將正極活性物質、粘結劑、導電劑或其他各種添 加劑直接與溶劑混合后攪拌均勻。
[0006] 例如，CN1505185A公開了一種鋰離子二次電池的電極用粘合漿料的制造方法，對 于正極用的粘合漿料，成分中包括水溶性聚合物、電活性物質、導電炭黑及作為溶劑的水； 所說的水溶性聚合物是一種有機硅膠交聯(lián)添加劑+改性聚氧化乙烯，電活性物質是一種含 鋰過渡金屬氧化物；對于負極用的粘合漿料，成分中包括水溶性聚合物、石墨及作為溶劑的 水；在制作過程中按照各組分規(guī)定配比，采用分步混合、控時攪拌及篩選等步驟精制而成。 其不足是，該漿料使用導電碳黑作為導電劑，導電性較差，需要較高含量的導電碳黑，影響 電池的電容量，且該方法將電極活性物質、導電炭黑直接加入粘結劑溶液中攪拌混合，由于 溶液黏度大，比表面較大且表面能較高的物質，如導電劑等，在攪拌混合過程中不能均勻穩(wěn) 定地分散在電極漿料中，使得使用該電極漿料制備的電池具有容量發(fā)揮差、容量衰減速度 快及循環(huán)性能差的缺點。
[0007] 因此，本領域需要開發(fā)一種能夠使各成分均勻混合，從而取得具有優(yōu)良性能的長 壽命鋰電池正極漿料。

【發(fā)明內容】

[0008] 針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鋰電池正極漿料及其制備方 法。
[0009] 為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案：
[0010] -方面，本發(fā)明提供了一種鋰電池正極漿料，所述正極漿料為正極材料與有機溶 劑的混合物，所述正極材料主要包含以正極材料的總質量為100 %計質量百分比如下的組 分：
[0013] 在本發(fā)明所述的鋰電池正極漿料中，所述的正極活性物質為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸 鐵鋰、鎳酸鋰、層狀錳酸鋰、磷酸錳鋰或鎳鈷錳酸鋰中的任意一種；以正極材料的總質量為 100 %計，所述正極活性物質的質量百分比為30-50 %，例如30 %、32 %、34 %、36 %、38 %、 40%、42%、44%、46%、48% 或 50%。
[0014] 優(yōu)選地，所述粘結劑為聚偏氟乙烯和/或聚四氟乙烯；以正極材料的總質量為 100%計，所述粘結劑的質量百分比為31-40%，例如31%、32%、33%、34%、35%、35. 5%、 36%、36. 5%、37%、37. 5%、38%、38. 5%、39%、39. 5%或 40%。
[0015] 優(yōu)選地，所述的導電劑為炭黑和/或石墨；以正極材料的總質量為100%計，所 述導電劑的質量百分比為12-15%，例如12 %、12. 3 %、12. 5 %、12. 8 %、13 %、13. 5%、 13. 8%、14%、14. 3%、14. 5%、14. 7%或 15%。
[0016] 優(yōu)選地，所述的導電增強劑為碳納米管；以正極材料的總質量為100%計，所述 導電增強劑的質量百分比為6-10%，例如6%、6. 2%、6. 4%、6. 6%、6. 8%、7%、7. 2%、 7. 4%、7. 6%、7. 8%、8%、8. 5%、9%、9. 5%或 10%。
[0017] 優(yōu)選地，所述的分散劑為聚乙烯吡咯烷酮；以正極材料的總質量為100%計，所述 分散劑的質量百分比為 1-5 %，例如 1 %、1. 2 %、L 4 %、L 6 %、L 8 %、2 %、2. 2 %、2. 4 %、 2. 6%、2. 8%、3%、3. 3%、3. 5%、3. 7%、4%、4. 3%、4. 5%、4. 7%或 5%。
[0018] 優(yōu)選地，所述的有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮。
[0019] 在本發(fā)明所述的鋰電池正極漿料中，所述的鋰電池正極漿料在常溫常壓下的 粘度為 5000-15000cps，例如 5000cps、6000cps、7000cps、8000cps、9000cps、10000cps、 11000cps、12000cps、13000cps、14000cps 或 15000cps。
[0020] 另一方面，本發(fā)明提供了所述鋰電池正極漿料的制備方法，所述方法包括以下步 驟：
[0021] (1)將分散劑、導電增強劑依次加入第一部分有機溶劑中得到第一漿料，攪拌至 第一衆(zhòng)料的細度為 IOOnm-IO y m，例如 100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、 800nm、900nm、I y m、2 y m、3 y m、4 y m、5 y m、6 y m、7 y m、8 y m、9 y m 或 10 y m。第一衆(zhòng)料的細 度控制在IOOnm-IO ym，以保證導電增強劑的均勻分散，同時保證涂布時漿料在集流體表面 的平整性，本發(fā)明中細度可通過常規(guī)的測試方法獲得，例如使用刮板細度計等。
[0022] (2)接著加入粘結劑，攪拌至粘結劑溶解。導電增強劑加入有機溶劑中后，在配料 及涂布過程中會吸附有大量粘結劑，為保證粘結劑均勻吸附在導電增強劑上，需先保證導 電增強劑均勻分散，先加入分散劑及導電增強劑，同時控制第一漿料的細度，在導電增強劑 均勻分散后再加入粘結劑，使導電增強劑能均勻吸附粘結劑，增強正極活性物質顆粒之間、 正極活性物質與正集流體之間的粘結性。
[0023] (3)向步驟⑵的得到的漿料中加入導電劑與第二部分有機溶劑得到第二漿料， 攬摔至第二楽料的細度為 IOOnm-IO y m，例如 100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、 700nm、800nm、900nm、I ym、2iim、3iim、4iim、5iim、6iim、7 ym、8iim、9iim 或 lOym。由于加 入粘結劑與導電劑后會提高第一漿料的粘度，不易于攪拌，因此需加入第二部分有機溶劑 以調節(jié)和控制第一漿料的粘度，同樣通過細度來保證導電劑與導電增強劑在有機溶劑中的 均勾分散。
[0024] (4)向步驟（3)得到的第二漿料中加入正極活性物質得到粗漿料，攪拌至粗漿料 的細度為5 ym-10 um，例如5 um、6 um、7 um、8 um、9 ym或10 um。電增強劑吸附粘結劑后 會包裹到正極活性物質的表面，因此最后加入正極活性物質物質，同樣通過細度來保證導 電劑、導電增強劑及正極活性物質在溶劑中的均勻分散。
[0025] (5)對粗漿料進行粘度測試，若粘度為5000-15000cps (例如5000cps、6000cps、 7000cps、8000cps、9000cps、10000cps、11000cps、12000cps、13000cps、140OOcps 或 15000cps)，則抽真空，得到鋰電池正極漿料；若粘度大于15000cps，則加入有機溶劑稀釋， 攪拌至粗漿料的粘度為5000-15000cp S，最后抽真空，得到鋰電池正極漿料。
[0026] 在本發(fā)明所述鋰電池正極漿料的制備方法中，步驟（1)所述第一部分有機溶劑的 質量為正極材料總質量的5-25%，例如5%、6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%、 21%、22%、23%、24% 或 25%。
[0027] 在本發(fā)明所述鋰電池正極漿料的制備方法中，步驟（3)所述第二部分有機溶劑的 加入量為正極材料總質量的40-60%，例如40%、42%、44%、46%、48%、50%、52%、54%、 56%、58%或 60%。
[0028] 在本發(fā)明所述鋰電池正極漿料的制備方法中，步驟（1)、步驟（3)及步驟（4)中所 述的攬摔過程為每攬摔 l〇_20min (例如 IOmin、Ilmin、12min、13min、14min、15min、16min、 17min、18min、19min 或 20min)測一次細度。
[0029] 在本發(fā)明所述鋰電池正極漿料的制備方法中，步驟（5)所述抽真空的時間均為 15_30min，例如 15min、16min、17min、18min、19min、20min、22min、24min、25min、26min、 28min、29min 或 30min〇
[0030] 相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0031] 本發(fā)明通過將正極漿料中的正極材料的各組分限定在如下質量百分比：正極活性 物質30-50%，粘結劑31-40%，導電劑12-15%，導電增強劑6-10%，分散劑1-5%，成功制 成鋰電池正極漿料。用本發(fā)明的鋰電池正極漿料制備得到的鋰電池具有高達165Wh/kg的 能量密度，而且容量保持率在96%以上，高溫性能良好。并且本發(fā)明制備方法簡單，操作方 便，可實現(xiàn)規(guī)?；a。
【具體實施方式】
[0032] 下面通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術方案。本領域技術人員應該明 了，所述實施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應視為對本發(fā)明的具體限制。
[0033] 實施例1
[0034] 在本實施例中，鋰電池正極漿料為正極材料與有機溶劑N-甲基吡咯烷酮的混合 物，所述正極材料包含以正極材料的總質量為100%計質量百分比如下的組分：
[0035]
[0036] 其中聚偏氟乙烯和聚四氟乙烯的重量比為1:1，即在正極材料中其各占20%。
[0037] 以上所述鋰電池正極漿料通過以下制備方法進行制備，具體包括以下步驟：
[0038] (1)將聚乙烯吡咯烷酮、碳納米管依次加入第一部分有機溶劑N-甲基吡咯烷酮中 得到第一漿料，攪拌，每IOmin測定一次細度，直至第一漿料的細度為IOOnm ;所述第一部分 有機溶劑N-甲基吡咯烷酮的質量為正極材料總質量的25%。
[003