[發明專利]一種高安全鋰離子電池正極漿料及其制備方法

在審

• 申請號: 201610061070.7
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105514417A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 伍文;彭爭;鐘發平;張洪濤
• 申請（專利權）人: 先進儲能材料國家工程研究中心有限責任公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池漿料及其制備方法，尤其是涉及一種高安全鋰 離子電池的正極漿料及其制備方法。

背景技術

眾所周知，自1991年SONY公司推出以LiCoO₂為正極，碳為負極的商業 化鋰二次電池以來，因其高比能量，長循環壽命、無記憶效應、寬工作溫度范 圍等優點而發展迅速，在便攜式電子設備特別是移動電話、攝像機和手提電腦 等方面顯示出廣闊的應用前景，并逐步向大功率系統如電動汽車，國防工業， 高效蓄能系統及衛星等領域拓展。

然而，近年來關于鋰離子電池引發的火災甚至爆炸的報道己屢見不鮮，鋰 離子電池的安全問題引起人們普遍的關注。當鋰離子電池發生誤用或濫用時， 在一定條件下引發熱失控，會引起不安全事故。特別對于動力電池系統的電池 組，若各單體處于非均衡狀態，則對某一特定單體電池，無異處于濫用狀態， 該單體電池的不安全可能引起整個電池組的不安全，因此對電池體系的安全性 研究已成為當前鋰離子電池領域的研究熱點。

正極漿料的組成和制備方法，顯著影響鋰離子電池的安全性能和一致性。 傳統正極漿料由正極活性物質、粘結劑、導電劑、溶劑組成，制備方法為低粘 度濕法攪拌，一般是將粘結劑加入溶劑中攪拌配成母液，然后再將導電劑和正 極活性物質按順序分幾次加入母液中，攪拌后獲得正極漿料。這種正極漿料的 組成和制備方法顯然不能滿足鋰離子電池安全性能和一致性的需求。

因此，需要增加高安全性能的正極添加劑，尋找一種更加有效的漿料制備 方法，滿足鋰離子電池安全性能的要求。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明旨在提供一種高安全性鋰離子電池的正極 漿料及其制備方法。本發明通過以下方案實現：

一種高安全鋰離子電池正極漿料，包含正極活性物質、粘結劑、導電劑和 正極添加劑，各物質比例為：正極活性物質：80～99份，粘結劑：0.2～10份， 導電劑：0.5～5份，碳酸鋰：0.3～10份；正極添加劑為碳酸鋰，粘接劑為丙烯 酸-丙烯腈共聚物和聚偏氟乙烯(即PVDF)的一種或兩種；正極活性物質為鈷 酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰中的一種或多種。

實驗發現，當漿料的固含量為60％～80％，粘度為3000～6000mPa·s時， 漿料更適于提高涂布工序的質量水平。

丙烯酸和丙烯腈共聚物的分子量為90萬～300萬時，漿料的粘度性能較為 符合涂布工序的要求。

導電劑可采用現有鋰離子電池正極常用的導電劑，包括導電石墨、導電炭 黑、碳納米管、碳纖維中的一種或多種。

另一方面，本發明提供的高安全鋰離子電池正極漿料的制備方法，所述制 備方法包括如下步驟，

(1)正極活性物質：80～99份，粘結劑：0.2～10份，導電劑：0.5～5份，碳 酸鋰：0.3～10份，按比例稱取經篩分后的活性物質、粘結劑、導電劑和碳酸鋰， 加入到攪拌裝置中攪拌10～60min，攪拌軸轉速為100～500rpm，攪拌容器的轉速 為20～50rpm自轉；

(2)向攪拌裝置中加入溶劑攪拌10～60min，攪拌軸的轉速為400～1500rpm，攪 拌容器的轉速為20～50rpm，重復該步驟2～4次，且攪拌軸轉速和攪拌容器的轉 速均依次升高；本步驟中加入溶劑的總量為所需溶劑總量的50％～70％；

(3)再向攪拌裝置中加入所需溶劑總量的20％～40％的溶劑后，攪拌10～60min， 攪拌軸的轉速為1500～1800rpm攪拌容器的轉速為20～50rpm且大于第(2)步中 攪拌容器的最大轉速；

(4)加入剩余的溶劑攪拌至漿料的粘度值達到標準值，攪拌軸的轉速為 1800～2000rpm，攪拌容器的轉速為20～50rpm且大于第(3)步中攪拌容器的轉 速。

漿料粘度的標準值為3000～6000mPa·s，即達到該標準范圍內的值后，第(4) 步可停止攪拌。

所使用的溶劑為N-甲基吡咯烷酮(即NMP)。

與現在技術相比，本發明有以下的優點：

1.本發明在使用三元材料作為正極活性物質正極漿料體系中添加分析純的 碳酸鋰，由于碳酸鋰會與電池內部的殘留的堿、水分發生反應，減少內部產氣， 降低堿性，提高電池安全性能，