[發(fā)明專利]一種水系正極的鋰電池及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201611067411.8 | 申請日： | 2016-11-28 |
| 公開（公告）號： | CN107749488B | 公開（公告）日： | 2020-07-31 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張偉;李凡群;韓笑;譚歌;單海鵬 | 申請（專利權(quán)）人： | 萬向一二三股份公司;萬向集團公司 |
| 主分類號： | H01M10/052 | 分類號： | H01M10/052;H01M10/0525;H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/62;H01M10/0567;H01M10/058 |
| 代理公司： | 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109 | 代理人： | 尉偉敏 |
| 地址： | 311215 浙江省杭州*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 水系 正極 鋰電池 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明涉及鋰電池領(lǐng)域，公開了一種水系正極的鋰電池及其制備方法。該鋰電池含有水系正極，水系正極的正極材料由質(zhì)量比為（93?94）:（0.9?1.1）:（1.8?2.2）:（0.45?0.55）:（1.4?1.6）:（1.4?1.6）:（60?70）的NMC材料、導(dǎo)電劑Super P、科琴炭黑、分散劑聚乙烯吡咯烷酮、CMC、粘合劑LA133和水制成；鋰電池的電解液中含有六甲基二硅胺烷。本發(fā)明從正極材料配方、電解液以及電池制備工藝等多方面入手，解決了水性正極分散難，水分殘留高，容易起鼓，電池一致性差，循環(huán)性能差等問題，成功開發(fā)出一款成本更低，污染更低，性能與油系正極鋰電池相近的鋰電池。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及鋰電池領(lǐng)域，尤其涉及一種水系正極的鋰電池及其制備方法。
背景技術(shù)
目前工業(yè)化、市場化的鋰離子電池基本上全都是采用有機溶劑的有機體系正極極片,由于有機溶劑在電池制備過程中容易揮發(fā)，污染環(huán)境，回收難度大，對人的健康造成威脅；同時在電池制備過程中也增大了設(shè)備的投入。而以去離子水為溶劑，用水性粘結(jié)劑制備正極漿料，以上弊端就迎刃而解。
目前水性正極一般采用水作為溶劑，CMC作為增稠劑，SBR、PAA(LA133等)、PTFE等粘結(jié)劑。但是水性正極也存在一些問題：目前的水性正極材料在分散過程中漿料不容易浸潤，分散效果差，極片水分含量高，制成后極片內(nèi)水分排除難度大，使得電池的性能受到不小影響。
申請?zhí)枮镃N201510548704.7的中國專利公開了一種鋰離子電池水性正極漿料及其制備方法，所述鋰離子電池水性正極漿料主要由以下重量百分比的組分制備得到：正極活性物質(zhì)25～35％、碳納米管12～20％、導(dǎo)電劑6～10％、水性粘合劑4～6％和去離子水40～50％。該發(fā)明制備的鋰離子電池水性正極漿料在擱置48小時后，其固含量變化率小于3％，比較穩(wěn)定，由該發(fā)明制備的正極漿料制成鋰電池具有高達154.7Wh/kg的能量密度，充放電循環(huán)200次后容量保持率在90％以上，高溫性能良好。
但是上述專利只是從水性正極漿料的配方的角度進行了改進，沒有從制備方法上改進，仍存在改進空間。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種水系正極的鋰電池及其制備方法。本發(fā)明先從水系正極的配方上進行了改進；然后從正極制備方法上進行了改進，改善了水系正極溶劑與正極材料之間的浸潤、分散以及穩(wěn)定性；以及改善了由于水分對于電池性能的影響。
本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：一種水系正極的鋰電池，含有水系正極，所述水系正極的正極材料由質(zhì)量比為(93-94):(0.9-1.1):(1.8-2.2):(0.45-0.55):(1.4-1.6):(1.4-1.6):(60-70)的NMC材料、導(dǎo)電劑Super P、科琴炭黑、分散劑聚乙烯吡咯烷酮、CMC、粘合劑LA133和水制成；所述鋰電池的電解液中含有六甲基二硅胺烷。
現(xiàn)有技術(shù)中，水性粘結(jié)劑應(yīng)用于正極存在一些難點，正極材料的浸潤，分散以及穩(wěn)定性等都有待解決。本發(fā)明先從正極材料配方上入手，選用上述種類的原料以及配比，制備的正極漿料，正極材料浸潤效果好，分散性高，穩(wěn)定性強。同時針對正極中水分不易揮發(fā)，水分含量高的技術(shù)問題，在電解液中添加適量的六甲基二硅胺烷，能夠抑制水分與電解液之間的反應(yīng)，以減少對電池性能的影響。
作為優(yōu)選，所述正極材料由質(zhì)量比為93.95:1:2:0.5:1.5:1.5:66.67的NMC材料、導(dǎo)電劑Super P、科琴炭黑、分散劑聚乙烯吡咯烷酮、CMC、粘合劑LA133和水制成。
作為優(yōu)選，所述分散劑聚乙烯吡咯烷酮的型號為KD10或KD15。
作為優(yōu)選，所述六甲基二硅胺烷在電解液中的含量為0.2-0.4wt％。
作為優(yōu)選，包括以下步驟：
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