一种锂电池复合正极膜的制备方法

本发明属于电池正极材料，具体涉及一种锂电池复合正极膜的制备方法。

背景技术：

1、电动汽车的迅速发展对电池技术提出了更高的要求，研发具有更高能量密度、更高安全性的电池成为了各类动力电池发展的共同目标。现有正极材料的能量密度和安全特性不足以满足未来电动汽车更长续航和更安全的需求。例如，采用磷酸铁锂材料作为正极的电池体系具有较高的安全性和循环特性，但是该体系的能量密度不高，单体电池能量密度难以达到200wh/kg以上。而采用层状氧化物结构正极材料的电池体系，如钴酸锂电池、镍钴锰三元电池等，虽然具有较高的能量密度，却在热稳定性和循环性上有较大问题。因此，需要开发更加先进的正极材料，其关键点之一就是如何在正极中构建完整的离子和电子导电网络，并降低正极内部阻抗。针对正极内部阻抗高的问题，提出有效的复合正极制备策略改善正极内部离子传输是很有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的是拓宽复合正极膜的制备方法，降低复合正极膜的内部阻抗。

2、为此，本发明提供了一种锂电池复合正极膜的制备方法，包括：

3、将活性正极颗粒与ltpo固态电解质颗粒按照比例混合，烘干，随后与粘结剂、分散剂、增塑剂和溶剂混合，形成复合正极浆料；然后对该复合正极浆料进行流延成型、烘干和排胶；最后在600℃～900℃下进行烧结，得到相应的复合正极膜。

4、进一步地，所述ltpo型固态电解质为liatabmcpdoe(m＝nb、zr、ga、sn、hf、bi、w、b、f、mo、si、al和ge中的一种以上元素；0.5＜a＜2.0、1.0＜b≤2.0、0＜c＜0.5、0.5＜d＜1.0、5.0＜e≤8.0)。

5、进一步地，所述分散剂选自聚[(异丁烯-alt-马来酸，铵盐)-co-(异丁烯-alt-马来酸酐)]、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚乙烯吡咯烷酮、木质素磺酸钙、水解马来酸酐、聚丙烯酸、柠檬酸和羧甲基壳聚糖中的一种或几种。

6、进一步地，所述复合正极粉体颗粒中ltpo固态电解质颗粒的质量含量占1wt％～40wt％，优选为20wt％～30wt％。

7、进一步地，其特征在于，所述烧结处理的温度为600℃～900℃，所述烧结处理的时间为30min～120min。

8、进一步地，所述排胶的温度为300℃～700℃。

9、进一步地，所述复合正极浆料中各成分的质量百分数为：复合正极颗粒45wt％～95wt％；溶剂：1.0wt％～40wt％；粘接剂：0.1wt％～20wt％；分散剂：0.1wt％～5wt％；增塑剂：0.1wt％～5wt％。

10、进一步地，增塑剂选自邻苯二甲酸二丁酯和/或邻苯二甲酸二辛酯。

11、进一步地，所述粘接剂选自聚偏二氟乙烯、乙基纤维素、聚四氟乙烯、苯乙烯丁二烯橡胶、羧甲基纤维素钠和阿拉伯树胶中的一种或几种。

12、进一步地，本发明提供了一种根据上述制备方法制备的复合正极膜。本发明的优点在于：

13、(1)采用的方法工艺简单，环境友好，成本低，处理速度快，且无需借助复杂设备；

14、(2)借助具有极高离子电导率的ltpo固态电解质，可以提高抗锂枝晶性能，并且能够在复合正极膜内部提供更多的锂离子传输通道，改善正极材料的综合性能。

技术特征：

1.一种锂电池复合正极膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.一种如权利要求1所述的复合正极的制备方法，其特征在于，所述ltpo型固态电解质为liatabmcpdoe(m＝nb、zr、ga、sn、hf、bi、w、b、f、mo、si、al和ge中的一种以上元素；0.5＜a＜2.0、1.0＜b≤2.0、0＜c＜0.5、0.5＜d＜1.0、5.0＜e≤8.0)。

3.根据权利要求1所述的复合正极的制备方法，其特征在于，所述分散剂选自聚[(异丁烯-alt-马来酸,铵盐)-co-(异丁烯-alt-马来酸酐)]、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚乙烯吡咯烷酮、木质素磺酸钙、水解马来酸酐、聚丙烯酸、柠檬酸和羧甲基壳聚糖中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述复合正极膜的制备方法，其特征在于，所述复合正极粉体颗粒中ltpo固态电解质颗粒的质量含量占1wt％～40wt％，优选为20wt％～30wt％。

5.根据权利要求1-4任意一项所述锂电池复合正极膜的制备方法，其特征在于，所述烧结处理的温度为600℃～900℃，所述烧结处理的时间为30min～120min。

6.根据权利要求1-5任意一项所述固态锂电池复合正极膜的制备方法，其特征在于，所述排胶的温度为300℃～700℃。

7.根据权利要求1-6所述固态锂电池复合正极膜的制备方法，其特征在于，所述复合正极浆料中各成分的质量百分数为：复合正极颗粒45wt％～95wt％；溶剂：1.0wt％～40wt％；粘接剂：0.1wt％～20wt％；分散剂：0.1wt％～5wt％；增塑剂：0.1wt％～5wt％。

8.根据权利要求1所述的复合正极的制备方法，其特征在于，增塑剂选自邻苯二甲酸二丁酯和/或邻苯二甲酸二辛酯。

9.根据权利要求1所述的复合正极的制备方法，其特征在于，所述粘接剂选自聚偏二氟乙烯、乙基纤维素、聚四氟乙烯、苯乙烯丁二烯橡胶、羧甲基纤维素钠和阿拉伯树胶中的一种或几种。

10.一种根据权利要求1-9中任一项所述的复合正极制备方法制备的复合正极。

技术总结
本发明属于锂电池正极材料技术领域，具体公开了一种锂电池复合正极膜的制备方法。为了提高正极材料的综合性能，提供一种锂电池复合正极膜的制备方法，该方法包括将活性正极颗粒和LTPO固态电解质颗粒按比例进行混合球磨均匀后，烘干，得复合正极粉体颗粒；复合正极粉体颗粒中LTPO固态电解质颗粒质量含量占1wt％～40wt％；将复合正极颗粒、粘接剂、分散剂、增塑剂和溶剂进行混合，形成复合正极浆料；将复合正极浆料进行流延成型制成复合正极坯膜，进行烘干和排胶后，在600℃～900℃进行低温烧结处理，得到复合正极膜。本发明能够有效提高界面致密化和降低界面阻抗，降低界面电荷转移电阻，提高正极的综合性能。

技术研发人员：张佳峰,季玮杰,王小玮
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29