本发明涉及锂离子电池,具体而言,涉及一种正极浆料及其制备方法、正极片及锂离子电池。
背景技术:
1、锂离子电池因具有工作电压高、比能量高、自放电小、循环性能好等特点,目前已广泛应用于消费电子、动力电池及储能领域。粘结剂是锂离子电池极片的重要组成材料之一,是将电极中活性物质和导电剂粘附在电极集流体上的高分子化合物。虽然粘结剂在电极片中用量较少,但粘结剂性能的优劣直接影响到锂离子电池倍率性能、循环寿命、安全性及能量密度等。
2、目前锂离子电池正极片主要使用pvdf作为粘结剂,但其主要通过范德华力与集流体进行作用,粘结强度较低;其次,随着锂电池能量密度的提升,其对正极片的面密度、压实密度的要求越来越高,在较厚极片及较高压实下,使用pvdf的正极片韧性差,极片易脆断;且pvdf在电解液中易发生溶胀,导致极片稳定性差,进而影响锂离子的循环性能。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提供一种正极浆料及其制备方法、正极片及锂离子电池,以解决现有技术中pvdf作为粘结剂使得锂离子电池的循环性能等电性能较差的问题。
2、为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种正极浆料,包括粘结剂,该粘结剂为改性pi聚合物,改性pi聚合物为聚醚-聚酰亚胺和/或聚酯-聚酰亚胺。
3、进一步地,上述聚醚-聚酰亚胺选自聚乙二醇-双马来酰亚胺、聚丙二醇-双马来酰亚胺、聚1,3-丙二醇-双马来酰亚胺、聚丁二醇-双马来酰亚胺、聚乙二醇丙二醇嵌段-双马来酰亚胺中的任意一种或多种。
4、进一步地,上述聚酯-聚酰亚胺选自聚己内酯-双马来酰亚胺、聚己二酸乙二醇酯-双马来酰亚胺、聚己二酸丙二醇酯-双马来酰亚胺、聚己二酸丁二醇酯-双马来酰亚胺、聚己二酸新戊二醇酯-双马来酰亚胺、聚己二酸1,6-己二醇酯-双马来酰亚胺、聚己二酸二乙二醇酯-双马来酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯-双马来酰亚胺、聚对苯二甲酸丁二酯-双马来酰亚胺、聚碳酸酯二醇-双马来酰亚胺中的任意一种或多种。
5、根据本发明的另一个方面,提供了一种前述正极浆料的制备方法,该制备方法包括:步骤s1,将改性pi聚合物与第一溶剂混合,得到正极胶液;步骤s2,将部分正极胶液与导电剂混合,得到导电胶液;步骤s3,采用第二溶剂对正极材料进行润湿,得到湿正极材料;步骤s4,将湿正极材料、导电胶液与第三溶剂进行混合,得到预混浆料;以及步骤s5,将预混浆料与剩余部分正极胶液进行混合,得到正极浆料。
6、进一步地,上述步骤s2中所用正极胶液与步骤s5中所用正极胶液的质量比为40~50:50~60。
7、进一步地,上述正极胶液的固含量为4~5wt%。
8、进一步地,上述正极浆料的固含量为50~75%,优选正极浆料的粘度为5000~10000mpa.s。
9、进一步地,上述正极材料、导电剂与改性pi聚合物的质量比为96~97.5:1~1.5:1~3,优选正极材料选自磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中的任意一种或多种,优选导电剂选自导电石墨、导电炭黑、导电碳纤维、石墨烯中的任意一种或多种。
10、根据本发明的又一个方面,提供了一种正极片,由正极浆料涂布在正极集流体上得到,该正极浆料为前述正极浆料。
11、根据本发明的又一个方面,提供了一种锂离子电池,包括负极片、正极片与隔膜,该正极片为前述正极片。
12、应用本发明的技术方案,改性pi聚合物作为正极材料粘结剂,改性pi聚合物中分子链上富含的极性基团能通过比范德华力高数十倍的氢键作用力与集流体进行相互作用,其粘结力较强,能有效保持粘结涂层的结构稳定性,从而提高了正极片的剥离强度。相对于pvdf,改性pi聚合物的粘结性可提升近一倍以上,可减少粘结剂使用量,综合成本更低,同时提高了正极活性物质占比,从而提高了锂电池能量密度。改性pi聚合物分子链结构结合了“软段”和“硬段”各自的优势,从而使其兼具极佳的柔韧性和优异的耐电解液性能,即本申请的改性pi聚合物的结构稳定性优异、耐电解液,其在电解液里面具有更好的稳定性,能对长期循环后电池性能的保持起到更好的作用,解决pvdf长期使用稳定性差的问题。同时,改性pi聚合物显著提高了正极极片柔韧性,不易脆断。
1.一种正极浆料,包括粘结剂,其特征在于,所述粘结剂为改性pi聚合物,所述改性pi聚合物为聚醚-聚酰亚胺和/或聚酯-聚酰亚胺。
2.根据权利要求1所述的正极浆料,其特征在于,所述聚醚-聚酰亚胺选自聚乙二醇-双马来酰亚胺、聚丙二醇-双马来酰亚胺、聚1,3-丙二醇-双马来酰亚胺、聚丁二醇-双马来酰亚胺、聚乙二醇丙二醇嵌段-双马来酰亚胺中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的正极浆料,其特征在于,所述聚酯-聚酰亚胺选自聚己内酯-双马来酰亚胺、聚己二酸乙二醇酯-双马来酰亚胺、聚己二酸丙二醇酯-双马来酰亚胺、聚己二酸丁二醇酯-双马来酰亚胺、聚己二酸新戊二醇酯-双马来酰亚胺、聚己二酸1,6-己二醇酯-双马来酰亚胺、聚己二酸二乙二醇酯-双马来酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯-双马来酰亚胺、聚对苯二甲酸丁二酯-双马来酰亚胺、聚碳酸酯二醇-双马来酰亚胺中的任意一种或多种。
4.一种权利要求1至3中任一项所述正极浆料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述步骤s2中所用正极胶液与步骤s5中所用正极胶液的质量比为40~50:50~60。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法,其特征在于,所述正极胶液的固含量为4~5wt%。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述正极浆料的固含量为50~75%,优选所述正极浆料的粘度为5000~10000mpa.s。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述正极材料、所述导电剂与所述改性pi聚合物的质量比为96~97.5:1~1.5:1~3,优选所述正极材料选自磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中的任意一种或多种,优选所述导电剂选自导电石墨、导电炭黑、导电碳纤维、石墨烯中的任意一种或多种。
9.一种正极片,由正极浆料涂布在正极集流体上得到,其特征在于,所述正极浆料为权利要求1至3中任一项所述正极浆料。
10.一种锂离子电池,包括负极片、正极片与隔膜,其特征在于,所述正极片为权利要求9所述正极片。