本发明属于锂离子电池技术领域,具体为一种高性能的锰系材料正极浆料及其制备方法,以及使用这种正极浆料制备而成的正极片。
背景技术:
锂离子电池由于具有输出电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能优越、无记忆效应等优点,被广泛应用于便携式电子产品、电动汽车、中大型储能产品使用的新能源动力。
在锂离子电池中,正极材料对电池性能起着至关重要的作用。目前使用的正极材料中有较多含锰材料,如:limn2o4,linixcoymn(1-x-y)o2,lini0.5mn1.5o4,lini0.5mn0.5o2等,由于姜泰勒效应使得mn3+溶解,并发生歧化反应后沉积于负极表面,破坏sei膜,从而影响电池的循环性能,而高温下此现象更严重,目前配方工艺制备的正极片并不能改善该情况。
技术实现要素:
为解决现有技术存在的锂离子电池由于姜泰勒效应使得mn3+溶解,并发生歧化反应后沉积于负极表面,破坏sei膜,从而影响电池的循环性能,而高温下此现象更严重的缺陷,本发明提供一种高性能的锰系材料正极浆料及其制备方法。
一种高性能的锰系材料正极浆料,包括以下质量份数的各组分:活性物质80-96份、导电剂1-5份、粘结剂1-5份和络合剂1-5份,所述的活性物质为limn2o4,linixcoymn(1-x-y)o2,lini0.5mn1.5o4和lini0.5mn0.5o2中的一种或几种。
进一步的,所述的导电剂为碳纳米管粉末或碳纳米管分散液,提高极片电导率,降低充放电过程中的温度变化,明显改善使用含锰正极材料的锂离子电池的循环性能。
进一步的,所述的粘结剂为聚偏二氟乙烯。
进一步的,所述的络合剂为乙二胺四乙酸。乙二胺四乙酸能够较强的络合溶解游离出的锰离子,从而避免其在负极表面沉积。
进一步的,包括以下质量份数的各组分:lini0.5mn0.5o295份、碳纳米管粉末2.5份、聚偏二氟乙烯2份和乙二胺四乙酸0.5份。
一种高性能的锰系材料正极浆料的制备方法,包括以下步骤:
先将活性物质与导电剂、粘结剂、络合剂置于搅拌罐内干混,然后加入部分nmp(n-甲基吡咯烷酮)进行润湿,润湿后再次加入部分nmp进行捏合,最后加入适量nmp进行高速分散,分散后的浆料脱泡后即可进行涂布使用。
进一步的,三次加入的nmp的质量之比为3~5:2:1。通过严格控制三次加入的nmp的比例,材料的克容量相对于现有的锂电池有了大幅度的提升,并极大提高了正极膜片的空间利用率,所得到正极膜片的压实密度可以达到5.0g/cm3以上。
一种正极片的制备方法,将正极浆料经涂布机双面均匀的涂覆于铝箔表面后,烘干后在铝箔表面形成正极活性膜层,即得所述正极片。
优选的,所述正极活性膜层的厚度为20~200微米。
有益效果:本发明的高性能的锰系材料正极浆料采用乙二胺四乙酸为络合剂,能够较强的络合溶解游离出的锰离子,从而避免其在负极表面沉积,采用碳纳米管作为导电剂,提高极片电导率,降低充放电过程中的温度变化,明显改善使用含锰正极材料的锂离子电池的循环性能。通过严格控制三次加入的nmp的比例,材料的克容量相对于现有的锂电池有了大幅度的提升,并极大提高了正极膜片的空间利用率,所得到正极膜片的压实密度可以达到5.0g/cm3以上。
具体实施方式
实施例1
一种高性能的锰系材料正极浆料,包括以下质量份数的各组分:活性物质80份、导电剂1份、粘结剂1份和络合剂1份,所述的活性物质为linixcoymn(1-x-y)o2。
先将活性物质与导电剂、粘结剂、络合剂置于搅拌罐内干混,然后加入部分nmp进行润湿,润湿后再次加入部分nmp进行捏合,最后加入适量nmp进行高速分散,分散后的浆料脱泡后即可进行涂布使用。
三次加入的nmp的质量之比为3:2:1。
一种正极片的制备方法,将正极浆料经涂布机双面均匀的涂覆于铝箔表面后,烘干后在铝箔表面形成正极活性膜层,所述正极活性膜层的厚度为200微米,即得所述正极片。
实施例2
一种高性能的锰系材料正极浆料,包括以下质量份数的各组分:活性物质96份、导电剂5份、粘结剂5份和络合剂1份,所述的活性物质为linixcoymn(1-x-y)o2和lini0.5mn0.5o2按照质量比为2:1的混合物。
先将活性物质与导电剂、粘结剂、络合剂置于搅拌罐内干混,然后加入部分nmp进行润湿,润湿后再次加入部分nmp进行捏合,最后加入适量nmp进行高速分散,分散后的浆料脱泡后即可进行涂布使用。三次加入的nmp的质量之比为5:2:1。
一种正极片的制备方法,将正极浆料经涂布机双面均匀的涂覆于铝箔表面后,烘干后在铝箔表面形成正极活性膜层,所述正极活性膜层的厚度为20微米,即得所述正极片。
所述的导电剂为碳纳米管粉末或碳纳米管分散液,所述的粘结剂为聚偏二氟乙烯,所述的络合剂为乙二胺四乙酸。
实施例3
一种高性能的锰系材料正极浆料,包括以下质量份数的各组分:活性物质94.5份、导电剂3份、粘结剂2份和络合剂0.5份,所述的活性物质为limn2o4。
先将活性物质与导电剂、粘结剂、络合剂置于搅拌罐内干混,然后加入部分nmp进行润湿,润湿后再次加入部分nmp进行捏合,最后加入适量nmp进行高速分散,分散后的浆料脱泡后即可进行涂布使用。三次加入的nmp的质量之比为4:2:1。
一种正极片的制备方法,将正极浆料经涂布机双面均匀的涂覆于铝箔表面后,烘干后在铝箔表面形成正极活性膜层,所述正极活性膜层的厚度为80微米,即得所述正极片。
所述的导电剂为碳纳米管粉末,所述的粘结剂为聚偏二氟乙烯,所述的络合剂为乙二胺四乙酸。
实施例4
一种高性能的锰系材料正极浆料,包括以下质量份数的各组分:活性物质95份、导电剂2.5份、粘结剂2份和络合剂0.5份,所述的活性物质为linixcoymn(1-x-y)o2和lini0.5mn0.5o2按照质量比为2:1的混合物。
先将活性物质与导电剂、粘结剂、络合剂置于搅拌罐内干混,然后加入部分nmp进行润湿,润湿后再次加入部分nmp进行捏合,最后加入适量nmp进行高速分散,分散后的浆料脱泡后即可进行涂布使用。三次加入的nmp的质量之比为5:2:1。
一种正极片的制备方法,将正极浆料经涂布机双面均匀的涂覆于铝箔表面后,烘干后在铝箔表面形成正极活性膜层,所述正极活性膜层的厚度为10微米,即得所述正极片。
所述的导电剂为碳纳米管分散液,所述的粘结剂为聚偏二氟乙烯,所述的络合剂为乙二胺四乙酸。