一种超导水性锂离子电池正极涂层及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种锂硫电池正极涂层材料，属于电池制造领域。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池具有能量密度高，自放电小、无记忆效应、工作温度范围宽、循环寿命 长等优点，是目前综合性能较好二次电池体系，并已广泛应用于手机、数码相机和笔记本电 脑等便携式电子设备上。然而随着电子电动设备的不断发展，尤其是近年来电动汽车和混 合动力汽车的兴起，传统锂离子电池已经越来越难以满足人们对于电池能量的需求。传统 锂离子电池正极材料以过渡金属氧化物为主（如LiC 〇02、LiMn02和LiFePO4等），虽然具有循 环寿命长、安全性好等优点，但是受到其相对较低的理论比容量限制，难以满足动力电池对 高能量密度的需求。锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。正 极材料占有较大比例(正负极材料的质量比为3 :1 -4:1 )，因为正极材料的性能直接影响着 锂离子电池的性能，其成本也直接决定电池成本高低。
[0003] 利用功能涂层对电池导电基材进行表面处理是一项突破性的技术创新，覆碳铝 箱/铜箱就是将分散好的纳米导电石墨和碳包覆粒，均匀、细腻地涂覆在铝箱/铜箱上。它能 提供极佳的静态导电性能，收集活性物质的微电流，从而可以大幅度降低正/负极材料和集 流之间的接触电阻，并能提高两者之间的附着能力，可减少粘结剂的使用量，进而使电池的 整体性能产生显著的提升。
[0004] 然而，随着涂层的普遍应用，其分散剂一般采用高分子有机材料，和有毒的有机溶 剂，更进一步增大了电池生产对环境的中伤，对作业员的身体健康造成了威胁。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种安全环保、易于工业化，可显 著提高正极电化学性能的超导水性锂离子电池正极涂层；
[0006] 本发明的另一目的是提供上述超导水性锂离子电池正极涂层的制备方法。
[0007] 为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
[0008] -种超导水性锂离子电池正极涂层，各组分按重量份计包括：聚四氟乙烯3-7份、 海澡酸钠12 -18份、错粉1_4份、锡粉0.5_1份、纳米二氧化钦颗粒3_9份、水100份、科琴黑12-25份。
[0009] 作为优选方案，上述的超导水性锂离子电池正极涂层，各组分按重量份计包括:聚 四氟乙烯4.5份、海藻酸钠16份、错粉2份、锡粉0.7份、纳米二氧化钛颗粒5份、水100份、科琴 黑22份。
[0010] 优选的，所述聚四氟乙烯的分子量为250000-600000。
[0011] 优选的，所述错粉的粒径小于20μηι。例如：20μηι、15μηι、10μηι、7μηι、3μηι、1μηι、0 · 3μL? 等。
[0012] 优选的，所述锡粉的粒径小于1 〇μπι。例如：1 Ομπι、7μηι、3μηι、Ιμπι、0.3μηι等。
[0013] 优选的，所述水为去离子水。但不限于去离子水，蒸馏水、纯净水等亦可实现本发 明目的，去离子水效果最佳。
[0014] 上述的超导水性锂离子电池正极涂层的制备方法，按配方比例将海藻酸钠加入水 中溶解，在超声搅拌的条件下依次加入聚四氟乙烯、科琴黑、纳米二氧化钛颗粒、铝粉、锡 粉，分散均匀，即可。
[0015] 优选的，所述超声的强度为190-210w/cm2。
[0016]进一步优选的，所述超声的强度为200w/cm2。
[0017] 本发明利用价格低廉、安全绿色的海藻酸钠作为导电涂层的分散剂，显著提高了 正极的电化学性能。海藻酸钠是一种植物型胶，具有水溶性，可以用水做粘结剂，避免了采 用传统粘结剂是有毒有机溶剂的使用，使得电极制备过程更加绿色环保。加入少量的高分 子量的聚四氟乙烯，可以显著提高科琴黑在涂层中的活性。
[0018] 科琴黑是一种专用于锂电池的高能效、高纯度的导电碳黑。与其他用于电池的导 电炭黑相比较，科琴黑具有独特的支链状形态。这种形态的优点在于，导电体导电接触点 多，支链形成较多导电通路，因而只需很少的添加量即可达到极高的导电率(其他碳黑多为 圆球状或片状，故需要很高的添加量才能达到所需的电性）。因科琴黑的超高的导电性，其 使用量比其它导电碳黑少很多，因而可以填充更多的活性物质，大大提高了电池的电流密 度和电池容量，因而可延长电池的使用时间。科琴黑的另一个特有的优点，是电池在充放电 过程中电阻不会因为体积的变化而增加，这是因为科琴黑的支链状形态，与活性物质之间 有充分接触，不会因为间隙的变化而失去接触。
[0019] 二氧化钛具有半导体的性能，由于二氧化钛的介电常数较高，因此具有优良的电 学性能。金红石型的介电常数，其晶体的方向与C轴相平行时，介电常数为180,与C轴呈直角 时为90，其粉末平均值为114。同时，二氧化钛具有亲水性能。
[0020] 本发明巧妙的将二氧化钛作为改性添加剂，可以进一步提高海藻酸钠的粘结性、 分散性和电化学性能，与锡粉、铝粉的协同，进一步提高科琴墨的活性，使其在胶粘剂溶液 中分布的更加均匀。从而达到进一步提高电极的电化学性能。
【具体实施方式】
[0021] 以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用 于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0022]以下实施例中，所述铝粉的粒径小于20μπι;锡粉的粒径小于ΙΟμπι;聚四氟乙烯的分 子量为250000-600000;纳米二氧化钛采用金红石型;所述水为去离子水。但是，不限于上述 的选择，其它本领域技术人员在本
【发明内容】
的解读下可以根据常识进行了选择替换，均可 达到本发明目的。
[0023] 实施例1:
[0024] 一种超导水性锂离子电池正极涂层，各组分及含量参见表1。
[0025] 其制备方法为，按配方比例将海藻酸钠加入水中溶解，在超声搅拌的条件下依次 加入聚四氟乙烯、科琴黑、纳米二氧化钛颗粒、铝粉、锡粉，分散均匀，即可。
[0026] 所述超声的强度为19〇-21(^/〇112，优选20〇￥/〇112。
[0027] 采用本实施涂层材料的锂离子正极电极片性能测试结果参见表1。
[0028] 实施例2:
[0029] 一种超导水性锂离子电池正极涂层，各组分及含量参见表1。
[0030]其制备方法同实施例1。
[0031 ]采用本实施涂层材料的锂离子正极电极片性能测试结果参见表1。
[0032] 实施例3:
[0033] 一种超导水性锂离子电池正极涂层，各组分及含量参见表1。
[0034]其制备方法同实施例1。
[0035]采用本实施涂层材料的锂离子正极电极片性能测试结果参见表1。
[0036] 实施例4:
[0037] 一种超导水性锂离子电池正极涂层，各组分及含量参见表1。
[0038]其制备方法同实施例1。
[0039]采用本实施涂层材料的锂离子正极电极片性能测试结果参见表1。
[0042]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实 施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施 例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种超导水性锂离子电池正极涂层，其特征在于:各组分按重量份计包括:聚四氟乙 稀3-7份、海藻酸钠12-18份、错粉1-4份、锡粉0.5-1份、纳米二氧化钛颗粒3-9份、水100份、 科琴黑12-25份。2. 根据权利要求1所述的超导水性锂离子电池正极涂层，其特征在于:各组分按重量份 计包括:聚四氟乙烯4.5份、海藻酸钠16份、铝粉2份、锡粉0.7份、纳米二氧化钛颗粒5份、水 100份、科琴黑22份。3. 根据权利要求1或2所述的超导水性锂离子电池正极涂层，其特征在于:所述聚四氟 乙烯的分子量为250000-600000。4. 根据权利要求1或2所述的超导水性锂离子电池正极涂层，其特征在于:所述铝粉的 粒径小于20μηι。5. 根据权利要求1或2所述的超导水性锂离子电池正极涂层，其特征在于:所述锡粉的 粒径小于1Own。6. 根据权利要求1或2所述的锂离子超导水性锂离子电池正极涂层，其特征在于:所述 水为去离子水。7. 根据权利要求1至6任一项所述的超导水性锂离子电池正极涂层的制备方法，其特征 在于:按配方比例将海藻酸钠加入水中溶解，在超声搅拌的条件下依次加入聚四氟乙烯、科 琴黑、纳米二氧化钛颗粒、铝粉、锡粉，分散均匀，即可。8. 根据权利要求7所述的超导水性锂离子电池正极涂层的制备方法，其特征在于:所述 超声的强度为190-210w/cm2〇9. 根据权利要求8所述的超导水性锂离子电池正极涂层的制备方法，其特征在于:所述 超声的强度为200w/cm2〇
【专利摘要】本发明公开了一种超导水性锂离子电池正极涂层，各组分按重量份计包括：聚四氟乙烯3-7份、海藻酸钠12-18份、铝粉1-4份、锡粉0.5-1份、纳米二氧化钛颗粒3-9份、水100份、科琴黑12-25份。本发明利用价格低廉、安全绿色的海藻酸钠作为导电涂层的分散剂，显著提高了正极的电化学性能。海藻酸钠是一种植物型胶，具有水溶性，可以用水做粘结剂，避免了采用传统粘结剂是有毒有机溶剂的使用，使得电极制备过程更加绿色环保。加入少量的高分子量的聚四氟乙烯，可以显著提高科琴黑在涂层中的活性。
【IPC分类】H01M4/66
【公开号】CN105470525
【申请号】CN201510829425
【发明人】林展, 刘培杨, 李高然, 高学会, 刘杰, 汪倩倩
【申请人】青岛能迅新能源科技有限公司, 林展
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月24日