一种锂离子电池正极极片的制备方法及锂离子电池与流程

文档序号:15116215发布日期:2018-08-07 20:17阅读:486来源:国知局

本发明涉及锂离子电池技术领域,特别是涉及一种含有浆料添加剂的锂离子电池正极极片制备方法及锂离子电池。



背景技术:

锂离子电池作为一种清洁、高效的便携式储能器件,近年来得到了迅速发展。随着锂离子电池的商业化发展,人们对锂离子电池的性能要求也越来越高,不仅要求锂电池具有较高的容量,而且要求在反复的充放电过程中具有较好的容量保持率,表现出良好的循环性能,具有较长的使用寿命。

锂电池内部一般由正极、负极、电解液、隔膜等部分组成。其中正极、负极一般都由活性材料、导电剂、粘结剂等组分组成。在电池电极中,添加导电剂,是为了能够与活性材料和粘结剂形成复合结构,以便获得高的电子传导率。当导电剂分散成较小的集聚体并均匀分布在电极中时,电阻率较小,导电性能较高。

锂离子电池的制备工艺较为复杂,其中正负极浆料的制备、正负极片的涂布等工艺对电池性能影响较大,是锂离子电池前期制造技术的关键步骤。然而,在生产过程中,经常会出现浆料难分散、浆料沉降等问题。



技术实现要素:

针对现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供一种含有正极浆料添加剂的锂离子电池正极极片的制备方法及锂离子电池。

为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:

本发明第一方面提供了一种锂离子电池正极极片的制备方法,其包括如下步骤:

(a)称取一定重量的正极活性物质、导电剂和粘结剂并混合均匀;

(b)将正极浆料添加剂加入到有机溶液中,混合均匀后,加入到上述混合物中,搅拌1-5小时,得到正极浆料;

(c)将正极浆料涂覆在正极集流体上,干燥得到正极极片;

(d)将正极极片辊压、裁切成得到最终正极极片。

作为优选方案,所述有机溶液为n-甲基-2-吡咯烷酮。

作为优选方案,所述正极浆料添加剂为比克助剂disperbyk-161。

作为优选方案,所述正极浆料添加剂的用量为正极活性物质重量的0.1%~10.0%,优选为0.1%~0.3%。

作为优选方案,所述正极活性物质选自钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂中的一种或多种,优选为钴酸锂、磷酸铁锂或镍钴锰酸锂。

作为优选方案,所述导电剂选自碳黑、石墨、乙炔黑、碳纳米管、气相生长炭纤维和石墨烯中的一种或多种,优选为碳黑。

作为优选方案,所述粘结剂为聚偏氟乙烯(pvdf)。

作为优选方案,所述导电剂的量为正极活性物质重量的1.0%~3.0%。

作为优选方案,所述粘结剂的量为正极活性物质重量的1.0%~3.0%,优选为1.5%~2.5%。

作为优选方案,所述正极浆料添加剂、导电剂和粘结剂的用量分别为正极活性物质重量的0.1%,2.0%和2.5%。

作为优选方案,所述正极浆料添加剂、导电剂和粘结剂的用量分别为正极活性物质重量的0.2%,1.0%和1.5%。

作为优选方案,所述正极浆料添加剂、导电剂和粘结剂的用量分别为正极活性物质重量的0.3%,3.0%和2.5%。

本发明第二方面还提供了一种含有前述的锂离子电池正极极片的锂离子电池。

与现有技术相比,本发明具有以下优点:

本发明提供的锂离子电池正极极片可以使导电剂均匀分布在电极材料中,使获得的正极浆料有较高的分散度,具有优异的存储稳定性;从而使由本发明电池正极极片制成的锂离子电池具有较高的电池循环性能以及充放电倍率性能。

应理解,在本发明范围内中,本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合,从而构成新的或优选的技术方案。

具体实施方式

下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明,否则百分比和份数按重量计算。

除非另行定义,本文所用的术语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外,任何与所记载内容相似或同等的方法及材料皆可应用于本发明中。

本发明方法中,所用试剂原料均来源于市购产品。

实施例1

a、称取100重量份的钴酸锂,1重量份碳黑(super-p),1.5重量份聚偏氟乙烯(pvdf),

混合、搅拌均匀;

b、称取0.2重量份的比克助剂disperbyk-161加入到n-甲基-2-吡咯烷酮溶液中,混合均匀后加入到步骤a的混合物中,搅拌1-5小时,得到正极浆料;

c、将正极浆料涂覆在正极集流体上,干燥得到正极极片;

d、将所得正极极片辊压至3.8g/cm3的压实密度后分条,组装成锂离子电池,并进行电化学性能测试。

对比例1

a、称取100重量份的钴酸锂,1重量份super-p,1.5重量份pvdf,混合、搅拌均匀;

b、称取适量n-甲基-2-吡咯烷酮溶液,加入到步骤a的混合物中,搅拌1-5小时,得到正极浆料;

c、将正极浆料涂覆在正极集流体上,干燥得到正极极片;

d、将所得正极极片辊压至3.8g/cm3的压实密度后分条,组装成锂离子电池,并进行电化学性能测试。

对实施例1和对比例1分别进行25℃温度条件下0.5c/0.5c充放电循环测试,并记录500周长循环后电池的容量保持率。另外,对电池进行进行0.5c/1c倍率放电测试,并记录不同倍率放电下的容量保持率,记录结果如表1。

表1

实施例2

a、称取100重量份的磷酸铁锂,3重量份super-p,2.5重量份pvdf,混合、搅拌均匀;

b、称取0.3重量份的比克助剂disperbyk-161加入到n-甲基-2-吡咯烷酮溶液中,混合均匀后加入到步骤a的混合物中,搅拌1-5小时,得到正极浆料;

c、将正极浆料涂覆在正极集流体上,干燥得到正极极片;

d、将所得正极极片辊压至2.3g/cm3的压实密度后分条,组装成锂离子电池,并进行电化学性能测试。

对比例2

a、称取100重量份的磷酸铁锂,3重量份super-p,2.5重量份pvdf,混合、搅拌均匀;

b、称取适量n-甲基-2-吡咯烷酮溶液,加入到步骤a的混合物中,搅拌1-5小时,得到正极浆料;

c、将正极浆料涂覆在正极集流体上,干燥得到正极极片;

d、将所得正极极片辊压至2.3g/cm3的压实密度后分条,组装成锂离子电池,并进行电化学性能测试。

对实施例2和对比例2分别进行25℃温度条件下0.5c/0.5c充放电循环测试,并记录500周长循环后电池的容量保持率,另外,对电池进行0.5c/3c倍率放电测试,并记录不同倍率放电下的容量保持率,记录结果如表2。

表2

实施例3

a、称取100重量份的镍钴锰酸锂,2重量份super-p,2.5重量份pvdf,混合、搅拌均匀;

b、称取0.1重量份的比克助剂disperbyk-161加入到n-甲基-2-吡咯烷酮溶液中,混合均匀后加入到步骤a的混合物中,搅拌1-5小时,得到正极浆料;

c、将正极浆料涂覆在正极集流体上,干燥得到正极极片;

d、将所得正极极片辊压至3.3g/cm3的压实密度后分条,组装成锂离子电池,并进行电化学性能测试。

实施例4

a、称取100重量份的镍钴锰酸锂,2重量份super-p,2.5重量份pvdf,混合、搅拌均匀;

b、称取0.08重量份的比克助剂disperbyk-161加入到n-甲基-2-吡咯烷酮溶液中,混合均匀后加入到步骤a的混合物中,搅拌1-5小时,得到正极浆料;

c、将正极浆料涂覆在正极集流体上,干燥得到正极极片;

d、将所得正极极片辊压至3.3g/cm3的压实密度后分条,组装成锂离子电池,并进行电化学性能测试。

实施例5

a、称取100重量份的镍钴锰酸锂,2重量份super-p,2.5重量份pvdf,混合、搅拌均匀;

b、称取11重量份的比克助剂disperbyk-161加入到n-甲基-2-吡咯烷酮溶液中,混合均匀后加入到步骤a的混合物中,搅拌1-5小时,得到正极浆料;

c、将正极浆料涂覆在正极集流体上,干燥得到正极极片;

d、将所得正极极片辊压至3.3g/cm3的压实密度后分条,组装成锂离子电池,并进行电化学性能测试。

对比例3

a、称取100重量份的镍钴锰酸锂,2重量份super-p,2.5重量份pvdf,混合、搅拌均匀;

b、称取适量n-甲基-2-吡咯烷酮溶液,加入到步骤a的混合物中,搅拌1-5小时,得到正极浆料;

c、将正极浆料涂覆在正极集流体上,干燥得到正极极片;

d、将所得正极极片辊压至3.3g/cm3的压实密度后分条,组装成锂离子电池,并进行电化学性能测试。

对实施例3、4、5对比例3分别进行25℃温度条件下0.5c/0.5c充放电循环测试,并记录500周长循环后电池的容量保持率,另外,对电池进行0.5c/3c倍率放电测试,并记录不同倍率放电下的容量保持率,记录结果如表3。

表3

从表1、2和3中可以看出,由于正极浆料添加剂的加入,使得最终获得的锂离子电池的电池循环性能以及充放电倍率性能得到明显提高,此外从实验结果可以看出,添加剂与正极活性物质的特定质量比值对于最终获得的锂离子电池的电池循环性能以及充放电倍率性能有明显的影响,当添加剂占正极活性物质的质量百分比小于0.1%时,对导电剂的分散效果不明显,而从对锂电池的循环、倍率性能提升效果不明显;而当质量百分比大于10.0%时(如表3所示),过多的添加剂能会带来一些负面影响,且成本方面也显著提高。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考,就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解,在阅读了本发明的上述讲授内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

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