一种锂离子电池正极片及其制备方法与流程

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种锂离子电池正极片及其制备方法。

背景技术：

随着科技的不断发展，锂离子电池的应用越来越广泛，人们对锂离子电池性能的要求也越来越高，尤其新能源电动汽车领域，不仅要求锂离子电池具有越来越高的能量密度，而且要求锂离子电池具有越来越好的使用寿命和安全性能。目前，锂离子电池由于过充引发的着火事件屡见不鲜，锂离子电池在过充条件下的安全性是锂电池应用研究中的重要问题之一。一方面，当锂离子电池急剧过充时，由于电池电压随极化增大而迅速上升，势必引发正极活性物质结构的不可逆变化以及电解液的氧化分解，并放出大量的热，致使电池内压和温度急剧上升，存在爆炸、燃烧等不安全隐患；另一方面，当锂离子电池串并联组合后，由于锂离子电池的一致性差，单只锂离子电池频繁过充，循环寿命低，带动整组锂离子电池使用寿命缩短，甚至长时间使用存在安全隐患。人们通常采用电解液添加防过充添加剂来降低电池的过充，但不能完全杜绝电池的过充现象，其防过充能力有限。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种锂离子电池正极片及其制备方法，要解决的技术问题是提高锂离子电池的防过充能力，提高锂离子电池的循环寿命，提高锂离子电池的安全性能。

一种锂离子电池正极片，包括集流体其特征是：集流体外侧设置有集流体涂层，集流体涂层外侧设置有正极涂覆料；

所述的集流体涂层包括镍锰酸锂和粘结剂；

所述的集流体为铝箔；

所述的正极涂覆料包括正极活性物质、导电剂、粘结剂；其中正极活性物质为磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、钴酸锂、锰酸锂中的一种或几种，导电剂为导电炭黑、碳纳米管、纳米碳纤维、科琴黑中的一种或几种，粘结剂为聚偏氟乙烯。

制作步骤如下：

首先将镍锰酸锂、粘结剂聚偏氟乙烯以质量比100:1~100:3加入到N-甲基吡咯烷酮溶剂中搅拌分散均匀得到镍锰酸锂浆料，浆料固含量70%~80%，

再将镍锰酸锂浆料涂覆在集流体铝箔的两个面上，每个面涂覆厚度5~10μm。然后使用正极活性物质、导电剂、粘结剂制备正极浆料，将正极浆料涂覆在带镍锰酸锂涂层的集流体的两面上，烘干，滚压，得到锂离子电池正极片。

首先将镍锰酸锂（LiNi_0.5Mn_1.5O₄）、粘结剂聚偏氟乙烯以质量比100:2加入到N-甲基吡咯烷酮溶剂中搅拌分散均匀得到固含量78.5%的镍锰酸锂浆料，再将镍锰酸锂浆料涂覆在厚度16±1μm集流体铝箔的两个面上，每个面涂覆厚度8±1μm。然后将正极活性物质磷酸铁锂、导电剂多壁碳纳米管、粘结剂聚偏氟乙烯以固体质量比98:2:1加入到N-甲基吡咯烷酮溶剂中搅拌分散均匀得到固含量52%的正极浆料，将正极浆料分别涂覆在带镍锰酸锂涂层的集流体铝箔的两面上和涂覆在普通不带镍锰酸锂涂层的集流体铝箔的两个面上得到两种锂离子电池正极片。

其特征是包括以下步骤：

首先将镍锰酸锂、粘结剂聚偏氟乙烯以质量比100:1~100:3加入到N-甲基吡咯烷酮溶剂中搅拌分散均匀得到镍锰酸锂浆料，浆料固含量70%~80%，

再将镍锰酸锂浆料涂覆在集流体铝箔的两个面上，每个面涂覆厚度5~10μm。然后使用正极活性物质、导电剂、粘结剂制备正极浆料，将正极浆料涂覆在带镍锰酸锂涂层的集流体的两面上，烘干，滚压，得到锂离子电池正极片。

首先将镍锰酸锂、粘结剂聚偏氟乙烯以质量比100:2加入到N-甲基吡咯烷酮溶剂中搅拌分散均匀得到固含量78.5%的镍锰酸锂浆料，再将镍锰酸锂浆料涂覆在厚度16±1μm集流体铝箔的两个面上，每个面涂覆厚度8±1μm。然后将正极活性物质磷酸铁锂、导电剂多壁碳纳米管、粘结剂聚偏氟乙烯（PVDF Solef 5130）以固体质量比98:2:1加入到N-甲基吡咯烷酮溶剂中搅拌分散均匀得到固含量52%的正极浆料，将正极浆料分别涂覆在带镍锰酸锂涂层的集流体铝箔的两面上和涂覆在普通不带镍锰酸锂涂层的集流体铝箔的两个面上得到两种锂离子电池正极片。

使用该锂离子电池正极片制备的锂离子电池在过充过程中，镍锰酸锂在相抵较高电压下可以继续释放部分锂离子，缓解了正极活性物质结构的不可逆变化以及电解液的氧化分解，提高了电池的安全性能和循环寿命。

本发明中正极浆料制备、涂布、极片滚压工艺均为本技术领域通用的公知工艺。

本发明的优点与效果是：本发明使用镍锰酸锂做为正极集流体涂层，镍锰酸锂对负极具有相对较高的电压，锂离子电池受到过充时，在相对较高电压下能够继续释放锂离子，缓解了正极活性物质结构的不可逆变化以及电解液的氧化分解，提高了电池的安全性能和循环寿命。

附图说明

图1为该锂离子电池正极片剖面结构图，

其中，1-1为集流体，1-2为集流体涂层，1-3为涂覆正极料。

具体实施方式

本发明采用以下技术方案：一种锂离子电池正极片及其制备方法，该锂离子正极片（1）由集流体（1-1），集流体涂层（1-2）和正极涂覆料（1-3）组成，集流体涂层由镍锰酸锂和粘结剂组成，集流体为铝箔，正极涂覆料由正极活性物质、导电剂、粘结剂组成，正极活性物质为磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、钴酸锂、锰酸锂中的一种或几种，导电剂为导电炭黑、碳纳米管、纳米碳纤维、科琴黑中的一种或几种，粘结剂为聚偏氟乙烯。

首先将镍锰酸锂、粘结剂聚偏氟乙烯以质量比100:1~100:3加入到N-甲基吡咯烷酮溶剂中搅拌分散均匀得到镍锰酸锂浆料，浆料固含量70%~80%，再将镍锰酸锂浆料涂覆在集流体铝箔的两个面上，每个面涂覆厚度5~10μm。然后使用正极活性物质、导电剂、粘结剂制备正极浆料，将正极浆料涂覆在带镍锰酸锂涂层的集流体的两面上，烘干，滚压，得到锂离子电池正极片，使用该锂离子电池正极片制备的锂离子电池在过充过程中，镍锰酸锂在相抵较高电压下可以继续释放部分锂离子，缓解了正极活性物质结构的不可逆变化以及电解液的氧化分解，提高了电池的安全性能和循环寿命。

本发明中正极浆料制备、涂布、极片滚压工艺均为本技术领域通用的公知工艺。

实施例

使用该发明正极片和普通正极片分别制备26650-3200-3.2V锂离子电池，首先将镍锰酸锂（LiNi_0.5Mn_1.5O₄ 山东精工电子科技有限公司）、粘结剂聚偏氟乙烯（PVDF Solef 5130）以质量比100:2加入到N-甲基吡咯烷酮（迈奇化学股份有限公司）溶剂中搅拌分散均匀得到固含量78.5%的镍锰酸锂浆料，再将镍锰酸锂浆料涂覆在厚度16±1μm集流体铝箔的两个面上，每个面涂覆厚度8±1μm。然后将正极活性物质磷酸铁锂（DY-1德方纳米科技有限公司）、导电剂多壁碳纳米管（CN-1N 德方纳米科技有限公司）、粘结剂聚偏氟乙烯（PVDF Solef 5130）以固体质量比98:2:1加入到N-甲基吡咯烷酮（迈奇化学股份有限公司）溶剂中搅拌分散均匀得到固含量52%的正极浆料，将正极浆料分别涂覆在带镍锰酸锂涂层的集流体铝箔的两面上和涂覆在普通不带镍锰酸锂涂层的集流体铝箔的两个面上得到两种锂离子电池正极片，正极材料涂覆单面面密度150±2g/m²，极片滚压厚度135±3μm，使用两种锂离子电池正极片分别制备26650-3200-3.2V锂离子电池进行2.5V~3.7V 1C充放电性能测试和过充（按GB/T31485-2015 6.3.3），测试结果如下：