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：
随着科技的快速发展和锂离子电池各领域的大量应用，人类对锂离子电池性能要求也越来越高，如何提高锂离子电池性能成为锂离子电池开发研究的一个热点话题。作为锂离子电池的关键部分，正极方面的性能提升成为其研究的重点，即主要从正极片导电性，电解液浸润性等方面进一步提升锂离子电池的性能。
目前，锂离子电池正极易存在极片表面颗粒分布不均匀，正极导电性差等问题，主要受正极制备工艺的影响。首先，溶剂将正极活性物质、导电剂和胶混合涂覆在集流体上，烘干过程中各物质由于密度差异在集流体上移动分层，即较轻的导电剂多密集在极片的表面，较重的正极活性物质和胶多密集在极片的下层，极片材料均匀程度差，材料间的结合力差。其次，正极片烘烤过程中，由于溶剂的挥发，溶剂浸湿膨胀的胶粒迅速收缩固化，形成空洞，降低电池的导电性能，严重时引起极片烘烤后极片表面浆料缩孔露箔。另外，传统正极片涂覆各材料间表现为多点接触，若能够将多点接触转化为多面接触，则可以大大提高正极的导电性，从而降低电池的内阻。
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正极片涂覆材料的均匀性，提高材料间的紧密程度，提高正极的导电性。
一种锂离子电池正极片及其制备方法，其特征是：首先进行锂离子电池正极导电胶的制备，锂离子电池正极导电胶由N-甲基吡咯烷酮溶剂、表面活性剂、导电剂和聚偏氟乙烯一定比例组成。其中表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或几种，导电剂可为导电炭黑、纳米碳纤维、碳纳米管中的一种或几种，将溶剂、表面活性剂、导电剂和聚偏氟乙烯混合搅拌后砂磨均匀，得到正极导电胶。
一种锂离子电池正极片及其制备方法，其特征是：将制备的正极导电胶与正极活性物质混合搅拌均匀得到正极浆料，其中正极活性物质为磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、钴酸锂、镍锰酸锂、磷酸铁锰锂、磷酸钒锂中的一种或几种。正极制浆完成后再将正极浆料涂覆在铝集流体上，对涂覆极片进行超声振动和冷凝干燥。
一种锂离子电池正极片及其制备方法，其特征是：最后对锂离子电池正极片冷凝干燥半干状态的极片进行热压，烘干，分切。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种锂离子电池正极片及其制备方法，首先进行锂离子电池正极导电胶的制备，锂离子电池正极导电胶由N-甲基吡咯烷酮溶剂、表面活性剂、导电剂和聚偏氟乙烯一定比例组成。其中表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或几种，导电剂可为导电炭黑、纳米碳纤维、碳纳米管中的一种或几种，将溶剂、表面活性剂、导电剂和聚偏氟乙烯混合搅拌后砂磨均匀，得到正极导电胶，正极导电胶具有良好的导电性。导电胶在极片材料中固化或干燥后，由于溶剂的挥发和胶粘剂的固化引起胶粘剂体积的收缩，使导电粒子相互间呈稳定的连续状态，表现出良好的导电性。
然后将制备的正极导电胶与正极活性物质混合搅拌均匀得到正极浆料，其中正极活性物质为磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、钴酸锂、镍锰酸锂、磷酸铁锰锂、磷酸钒锂中的一种或几种。
正极制浆完成后再将正极浆料涂覆在铝集流体上，对涂覆极片进行超声振动和冷凝干燥，超声振动采用超声机对刚涂完的极片进行超声振动，可以有效防止极片涂覆层浆料在集流体铝箔上因密度差异产生材料间的分布不均。用循环水冷凝装置对极片进行冷凝干燥，有效防止极片涂覆层浆料受热流动、材料分布不均等。
最后对锂离子电池正极片冷凝干燥半干状态的极片进行热压，烘干，分切，得到综合性能良好的锂离子电池正极片。其中极片冷凝干燥至半干状态时进行热压，涂覆浆料未完全干时，导电胶中的粘结剂未完全固化成型，热压时极片涂覆材料中的导电胶可以充分占据活性物质材料颗粒间隙空间，避免了传统极片制备中，胶体由于溶剂的挥发，溶剂浸湿膨胀的胶粒迅速收缩固化，形成空洞，降低电池的导电性能，严重时引起极片烘烤后极片表面浆料缩孔露箔现象，并且使得正极活性物质材料与导电胶中的导电剂材料由原来的多点接触变化为多面接触，有效提高了极片的导电性，从而大大降低了电池的内阻。
一种锂离子电池正极片，其特征是包括以下步骤：
（1）锂离子电池正极导电胶的制备，锂离子电池正极导电胶包括N-甲基吡咯烷酮溶剂、表面活性剂、导电剂和聚偏氟乙烯组成，其中表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或几种，导电剂可为导电炭黑、纳米碳纤维、碳纳米管中的一种或几种，将溶剂、表面活性剂、导电剂和聚偏氟乙烯混合搅拌后砂磨均匀，得到正极导电胶；
（2）正极浆料的制备，将步骤（1）中制备的正极导电胶与正极活性物质混合搅拌均匀得到正极浆料，其中正极活性物质为磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、钴酸锂、镍锰酸锂、磷酸铁锰锂、磷酸钒锂中的一种或几种，正极制浆完成后再将正极浆料涂覆在铝集流体上，对涂覆极片进行超声振动和冷凝干燥；
（3）对锂离子电池正极片冷凝干燥半干状态的极片进行热压，烘干，分切。
一种锂离子电池的正极片，其特征是包括如下步骤：
将37.3kg的N-甲基吡咯烷酮溶剂、0.6kg聚乙烯吡咯烷酮、0.9kg碳纳米管和2.25kg的聚偏氟乙烯放入60L行星搅拌机中搅拌，搅拌时间1h，搅拌速度公转15r/min，自转1500r/min，然后放入砂磨机中砂磨均匀，砂磨时间1h，砂磨速度1000r/min，得到正极导电胶，然后将制备的30.3kg正极导电胶与48.9kg镍钴锰酸锂混合放入100L行星搅拌机中搅拌均匀得到正极浆料，搅拌时间4h，搅拌速度公转20r/min，自转2000r/min，
将正极浆料涂覆在16μm厚的铝集流体上，涂覆材料双面面密度360±2g/m2，然后采用超声机对刚涂完的极片进行超声振动，超声时间1min，超声频率30KHz，再用循环水冷凝装置对极片进行冷凝干燥，即将涂覆极片通过冷却干燥箱，冷却干燥箱空间环境温度控制在5~10℃，冷凝干燥时间10min，极片成半干状态，
对半干状态的极片进行热压，热压温度55±5℃，极片材料压实密度3.4g/cm3，再进行极片烘干，烘烤温度110±5℃，烘烤时间24h，得到锂离子电池正极片。
一种锂离子电池正极片，其特征是包括如下步骤：将63kg的N-甲基吡咯烷酮溶剂、0.4kg聚乙烯吡咯烷酮、1.2kg碳纳米管和1.56kg的聚偏氟乙烯放入100L行星搅拌机中搅拌，搅拌时间1h，搅拌速度公转15r/min，自转1500r/min，然后放入砂磨机中砂磨均匀，砂磨时间1h，砂磨速度1000r/min，得到正极导电胶。然后将制备的44.0kg正极导电胶与50.3kg磷酸铁锂混合放入100L行星搅拌机中搅拌均匀得到正极浆料，搅拌时间4h，搅拌速度公转20r/min，自转2000r/min，
将正极浆料涂覆在16μm厚的铝集流体上，涂覆材料双面面密度280±2g/m2，然后采用超声机对刚涂完的极片进行超声振动，超声时间1min，超声频率30KHz，再用循环水冷凝装置对极片进行冷凝干燥，即将涂覆极片通过冷却干燥箱，冷却干燥箱空间环境温度控制在5~10℃，冷凝干燥时间10min，极片成半干状态。
对半干状态的极片进行热压，热压温度60±5℃，极片材料压实密度2.2g/cm3，再进行极片烘干，烘烤温度110±5℃，烘烤时间24h，得到锂离子电池正极片。
一种锂离子电池正极片的制备方法，其特征是包括以下步骤：
（1）锂离子电池正极导电胶的制备，锂离子电池正极导电胶包括N-甲基吡咯烷酮溶剂、表面活性剂、导电剂和聚偏氟乙烯组成，其中表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或几种，导电剂可为导电炭黑、纳米碳纤维、碳纳米管中的一种或几种，将溶剂、表面活性剂、导电剂和聚偏氟乙烯混合搅拌后砂磨均匀，得到正极导电胶；
（2）正极浆料的制备，将步骤（1）中制备的正极导电胶与正极活性物质混合搅拌均匀得到正极浆料，其中正极活性物质为磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、钴酸锂、镍锰酸锂、磷酸铁锰锂、磷酸钒锂中的一种或几种，正极制浆完成后再将正极浆料涂覆在铝集流体上，对涂覆极片进行超声振动和冷凝干燥；
（3）对锂离子电池正极片冷凝干燥半干状态的极片进行热压，烘干，分切。
一种锂离子电池的正极片的制备方法，其特征是包括如下步骤：
将37.3kg的N-甲基吡咯烷酮溶剂、0.6kg聚乙烯吡咯烷酮、0.9kg碳纳米管和2.25kg的聚偏氟乙烯放入60L行星搅拌机中搅拌，搅拌时间1h，搅拌速度公转15r/min，自转1500r/min，然后放入砂磨机中砂磨均匀，砂磨时间1h，砂磨速度1000r/min，得到正极导电胶，然后将制备的30.3kg正极导电胶与48.9kg镍钴锰酸锂混合放入100L行星搅拌机中搅拌均匀得到正极浆料，搅拌时间4h，搅拌速度公转20r/min，自转2000r/min，
将正极浆料涂覆在16μm厚的铝集流体上，涂覆材料双面面密度360±2g/m2，然后采用超声机对刚涂完的极片进行超声振动，超声时间1min，超声频率30KHz，再用循环水冷凝装置对极片进行冷凝干燥，即将涂覆极片通过冷却干燥箱，冷却干燥箱空间环境温度控制在5~10℃，冷凝干燥时间10min，极片成半干状态，
对半干状态的极片进行热压，热压温度55±5℃，极片材料压实密度3.4g/cm3，再进行极片烘干，烘烤温度110±5℃，烘烤时间24h，得到锂离子电池正极片。
一种锂离子电池正极片的制备方法，其特征是包括如下步骤：将63kg的N-甲基吡咯烷酮溶剂、0.4kg聚乙烯吡咯烷酮、1.2kg碳纳米管和1.56kg的聚偏氟乙烯放入100L行星搅拌机中搅拌，搅拌时间1h，搅拌速度公转15r/min，自转1500r/min，然后放入砂磨机中砂磨均匀，砂磨时间1h，砂磨速度1000r/min，得到正极导电胶。然后将制备的44.0kg正极导电胶与50.3kg磷酸铁锂混合放入100L行星搅拌机中搅拌均匀得到正极浆料，搅拌时间4h，搅拌速度公转20r/min，自转2000r/min，
将正极浆料涂覆在16μm厚的铝集流体上，涂覆材料双面面密度280±2g/m2，然后采用超声机对刚涂完的极片进行超声振动，超声时间1min，超声频率30KHz，再用循环水冷凝装置对极片进行冷凝干燥，即将涂覆极片通过冷却干燥箱，冷却干燥箱空间环境温度控制在5~10℃，冷凝干燥时间10min，极片成半干状态。
对半干状态的极片进行热压，热压温度60±5℃，极片材料压实密度2.2g/cm3，再进行极片烘干，烘烤温度110±5℃，烘烤时间24h，得到锂离子电池正极片。
本发明中的搅拌、砂磨、涂覆、热压、干燥、分切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：
1. 本发明N-甲基吡咯烷酮溶剂、表面活性剂、导电剂和聚偏氟乙烯按一定比例搅拌混合后砂磨制备锂离子电池正极导电胶，砂磨混合制备导电胶使得导电胶更加均匀，导电性能更好。
2. 本发明正极制浆完成后将正极浆料涂覆在铝集流体上，对涂覆极片进行超声振动和冷凝干燥，超声振动采用超声机对刚涂完的极片进行超声振动，可以有效防止极片涂覆层浆料在集流体铝箔上因密度差异产生材料间的分布不均。用循环水冷凝装置对极片进行冷凝干燥，有效防止极片涂覆层浆料受热流动、材料分布不均等。
3. 本发明对锂离子电池正极片冷凝干燥半干状态的极片进行热压，涂覆浆料未完全干时，导电胶中的粘结剂未完全固化成型，热压时极片涂覆材料中的导电胶可以充分占据活性物质材料颗粒间隙空间，避免了传统极片制备中，胶体由于溶剂的挥发，溶剂浸湿膨胀的胶粒迅速收缩固化，形成空洞，降低电池的导电性能，严重时引起极片烘烤后极片表面浆料缩孔露箔现象，并且使得正极活性物质材料与导电胶中的导电剂材料由原来的多点接触变化为多面接触，有效提高了极片的导电性，从而大大降低了电池的内阻。
附图说明
图1为实施例1中锂离子电池正极片平面SEM图；
图2 为实施例1中锂离子电池正极片切面SEM图；
图3为实施例2中锂离子电池正极片平面SEM图；
图4 为实施例2中锂离子电池正极片切面SEM图。
具体实施方式
本发明采用以下技术方案：首先进行锂离子电池正极导电胶的制备，锂离子电池正极导电胶由N-甲基吡咯烷酮溶剂、表面活性剂、导电剂和聚偏氟乙烯一定比例组成，其中表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或几种，导电剂可为导电炭黑、纳米碳纤维、碳纳米管中的一种或几种，将溶剂、表面活性剂、导电剂和聚偏氟乙烯混合搅拌后砂磨均匀，得到正极导电胶，正极导电胶具有良好的导电性。导电胶在极片材料中固化或干燥后，由于溶剂的挥发和胶粘剂的固化引起胶粘剂体积的收缩，使导电粒子相互间呈稳定的连续状态，表现出良好的导电性。
然后将制备的正极导电胶与正极活性物质混合搅拌均匀得到正极浆料，其中正极活性物质为磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、钴酸锂、镍锰酸锂、磷酸铁锰锂、磷酸钒锂中的一种或几种。
正极制浆完成后再将正极浆料涂覆在铝集流体上，对涂覆极片进行超声振动和冷凝干燥，超声振动采用超声机对刚涂完的极片进行超声振动，可以有效防止极片涂覆层浆料在集流体铝箔上因密度差异产生材料间的分布不均。用循环水冷凝装置对极片进行冷凝干燥，有效防止极片涂覆层浆料受热流动、材料分布不均等。
最后对锂离子电池正极片冷凝干燥半干状态的极片进行热压，烘干，分切，得到综合性能良好的锂离子电池正极片。其中极片冷凝干燥至半干状态时进行热压，涂覆浆料未完全干时，导电胶中的粘结剂未完全固化成型，热压时极片涂覆材料中的导电胶可以充分占据活性物质材料颗粒间隙空间，避免了传统极片制备中，胶体由于溶剂的挥发，溶剂浸湿膨胀的胶粒迅速收缩固化，形成空洞，降低电池的导电性能，严重时引起极片烘烤后极片表面浆料缩孔露箔现象，并且使得正极活性物质材料与导电胶中的导电剂材料由原来的多点接触变化为多面接触，有效提高了极片的导电性，从而大大降低了电池的内阻。
实施例1
将37.3kg的N-甲基吡咯烷酮溶剂（电子级）、0.6kg聚乙烯吡咯烷酮（焦作中维化工有限公司PVP-K30）、0.9kg碳纳米管（天奈科技有限公司 Flotube7020）和2.25kg的聚偏氟乙烯（法国阿科玛 PVDF761A）放入60L行星搅拌机中搅拌，搅拌时间1h，搅拌速度公转15r/min，自转1500r/min，然后放入砂磨机中砂磨均匀，砂磨时间1h，砂磨速度1000r/min，得到正极导电胶。然后将制备的30.3kg正极导电胶与48.9kg镍钴锰酸锂（河南科隆新能源有限公司 KL203L）混合放入100L行星搅拌机中搅拌均匀得到正极浆料，搅拌时间4h，搅拌速度公转20r/min，自转2000r/min。
将正极浆料涂覆在16μm厚的铝集流体上，涂覆材料双面面密度360±2g/m2，然后采用超声机对刚涂完的极片进行超声振动，超声时间1min，超声频率30KHz，再用循环水冷凝装置对极片进行冷凝干燥，即将涂覆极片通过冷却干燥箱，冷却干燥箱空间环境温度控制在5~10℃，冷凝干燥时间10min，极片成半干状态。
对半干状态的极片进行热压，热压温度55±5℃，极片材料压实密度3.4g/cm3，再进行极片烘干，烘烤温度110±5℃，烘烤时间24h，得到锂离子电池正极片平面SEM图如图1所示，切面SEM图如图2所示，制备的锂离子电池正极片颗粒分布均匀，材料紧密性好。
实施例2
将63kg的N-甲基吡咯烷酮溶剂（电子级）、0.4kg聚乙烯吡咯烷酮（焦作中维化工有限公司PVP-K30）、1.2kg碳纳米管（天奈科技有限公司 Flotube7010）和1.56kg的聚偏氟乙烯（法国苏威5130）放入100L行星搅拌机中搅拌，搅拌时间1h，搅拌速度公转15r/min，自转1500r/min，然后放入砂磨机中砂磨均匀，砂磨时间1h，砂磨速度1000r/min，得到正极导电胶。然后将制备的44.0kg正极导电胶与50.3kg磷酸铁锂（天津斯特兰能源科技有限公司SLFP-PT30）混合放入100L行星搅拌机中搅拌均匀得到正极浆料，搅拌时间4h，搅拌速度公转20r/min，自转2000r/min。
将正极浆料涂覆在16μm厚的铝集流体上，涂覆材料双面面密度280±2g/m2，然后采用超声机对刚涂完的极片进行超声振动，超声时间1min，超声频率30KHz，再用循环水冷凝装置对极片进行冷凝干燥，即将涂覆极片通过冷却干燥箱，冷却干燥箱空间环境温度控制在5~10℃，冷凝干燥时间10min，极片成半干状态。
对半干状态的极片进行热压，热压温度60±5℃，极片材料压实密度2.2g/cm3，再进行极片烘干，烘烤温度110±5℃，烘烤时间24h，得到锂离子电池正极片平面SEM图如图3所示，切面SEM图如图4所示，制备的锂离子电池正极片颗粒分布均匀，材料紧密性好。