一种锂锰扣式电池正极材料及其制备方法与应用与流程

本发明属于锂锰扣式电池，具体涉及一种锂锰扣式电池正极材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、现有的电池导电剂有石墨、碳纳米管、乙炔黑等，其中石墨起到了点状导电作用，在一定范围内存在提升导电性，同时会损失能量密度的相反效果。而碳纳米管和乙炔黑存在难以分散，容易团聚的现象，尤其在锂锰扣式电池行业，由于其正极非传统锂电池打浆工艺，使用干法搅拌混合，所以对于导电剂的分散是非常困难的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种锂锰扣式电池正极材料及其制备方法与应用，本发明采用含有石墨烯的导电剂与二氧化锰混合，可显著减小了电池内阻，同时大大提升了电池的放电容量的。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供的一种锂锰扣式电池正极材料包括导电剂、粘结剂和二氧化锰，所述导电剂由石墨烯浆料、乙炔黑和石墨组成，所述石墨烯浆料、乙炔黑和石墨的重量比为石墨烯浆料：乙炔黑：石墨=1：（1-2）：（1-2）；所述石墨烯浆料的固含量为5.2~8.2%，碳含量为4.0~8.0%，粘度不大于5000mpa.s，粒度为2.0~5.0μm。

4、本发明通过将石墨、乙炔黑及石墨烯浆料进行组合形成复合导电剂，二氧化锰与复合导电剂和粘结剂进行混合制备锂锰扣式电池正极材料，本发明采用含有石墨烯的导电剂与二氧化锰混合，以“点-线-面”的形式接触，而无团聚现象，可显著减小了电池内阻，同时大大提升了电池的放电容量的。

5、经研究发现，石墨烯浆料、乙炔黑和石墨的重量比在石墨烯浆料：乙炔黑：石墨=1：（1-2）：（1-2）范围内，导电剂中的石墨烯浆料、乙炔黑和石墨三者缺一不可，三者以特定比例混合才能在减小锰锂扣式电池的内阻，同时大大提升锰锂扣式电池的放电容量。

6、作为本发明的优选实施方式，所述锂锰扣式电池正极材料中粘结剂的质量百分比为0.5-5%。

7、作为本发明的优选实施方式，所述导电剂、粘结剂和二氧化锰的重量比为导电剂：粘结剂：二氧化锰=9：1：90。

8、作为本发明的优选实施方式，所述粘结剂为聚四氟乙烯。

9、第二方面，本发明提供的一种如第一方面所述的锂锰扣式电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：

10、（1）将二氧化锰预热处理后冷却；

11、（2）将导电剂与经过步骤（1）处理后的二氧化锰搅拌混合，得到混合料a；

12、（3）将粘结剂加水调配成粘结浆料，将所得的粘结浆料与步骤（2）所得的混合料搅拌混合后，干燥后得到混合料b；

13、（4）将步骤（3）所得的混合料b进行造粒处理后筛粉得到锂锰扣式电池正极材料。

14、作为本发明的优选实施方式，所述步骤（1）中预热处理的温度为350-400℃，时间为6-12h。

15、作为本发明的优选实施方式，所述步骤（2）中搅拌混合的转速为100-200r/min，时间为20-40min。

16、作为本发明的优选实施方式，所述步骤（3）中搅拌混合的转速为100-200r/min，时间为45-90min。

17、第三方面，本发明提供的一种如第一方面所述的锂锰扣式电池正极材料在制备锂锰扣式电池中的应用。

18、将本发明的锂锰扣式电池正极材料用于制备锂锰扣式电池，制备出的锰锂扣式电池具有倍率性能高、能量密度高的优势；其利用了石墨烯的优异导电性和柔性薄片结构，可以在极片中形成高效三维导电网络，降低极片电阻率，提高电池倍率性能，同时还可有效增强极片压实，从而提高电池能量密度。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

20、（1）本发明使用特定比例配方的导电剂制备正极材料，导电剂分散均匀，无团聚现象；

21、（2）本发明以含有石墨烯的正极材料制成锰锂扣式电池，利用了石墨烯的优异导电性和柔性薄片结构，可以在极片中形成高效三维导电网络，降低极片电阻率，提高电池倍率性能，同时还可有效增强极片压实，从而提高电池能量密度；与现有无石墨烯的正极材料相比，本发明以含有石墨烯的正极材料制成锰锂扣式电池，其内阻可降低25%左右，放电容量可增加10%左右，放电电压平台（倍率性能）增加0.5v左右。

技术特征：

1.一种锂锰扣式电池正极材料，其特征在于，包括导电剂、粘结剂和二氧化锰，所述导电剂由石墨烯浆料、乙炔黑和石墨组成，所述石墨烯浆料、乙炔黑和石墨的重量比为石墨烯浆料：乙炔黑：石墨=1：（1-2）：（1-2）；所述石墨烯浆料的固含量为5.2~8.2%，碳含量为4.0~8.0%，粘度不大于5000mpa.s，粒度为2.0~5.0μm。

2.如权利要求1所述的锂锰扣式电池正极材料，其特征在于，所述锂锰扣式电池正极材料中粘结剂的质量百分比为0.5-5%。

3.如权利要求1所述的锂锰扣式电池正极材料，其特征在于，所述导电剂、粘结剂和二氧化锰的重量比为导电剂：粘结剂：二氧化锰=9：1：90。

4.如权利要求1所述的锂锰扣式电池正极材料，其特征在于，所述粘结剂为聚四氟乙烯。

5.一种如权利要求1-4中任一项所述的锂锰扣式电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.如权利要求5所述的锂锰扣式电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中预热处理的温度为350-400℃，时间为6-12h。

7.如权利要求5所述的锂锰扣式电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中搅拌混合的转速为100-200r/min，时间为20-40min。

8.如权利要求5所述的锂锰扣式电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中搅拌混合的转速为100-200r/min，时间为45-90min。

9.一种如权利要求1-4中任一项所述的锂锰扣式电池正极材料在制备锂锰扣式电池中的应用。

技术总结
本发明属于锂锰扣式电池技术领域，具体涉及一种锂锰扣式电池正极材料及其制备方法与应用。所述锂锰扣式电池正极材料包括导电剂、粘结剂和二氧化锰，所述导电剂由石墨烯浆料、乙炔黑和石墨组成，所述石墨烯浆料、乙炔黑和石墨的重量比为石墨烯浆料：乙炔黑：石墨=1：（1‑2）：（1‑2）。本发明使用特定比例配方的导电剂制备正极材料，导电剂分散均匀，无团聚现象；本发明以含有石墨烯的正极材料制成锰锂扣式电池，利用了石墨烯的优异导电性和柔性薄片结构，可以在极片中形成高效三维导电网络，降低极片电阻率，提高电池倍率性能，同时还可有效增强极片压实，从而提高电池能量密度。

技术研发人员：郭镖,李江帆,薛江丽,卫兵,余绍兴
受保护的技术使用者：珠海市冠力电池有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14