[發(fā)明專利]正極水系漿料的制備方法、鋰電池正極極片及鋰電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710414118.2
• 申請(qǐng)日: 2017-06-05
• 公開（公告）號(hào): CN107275574A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐延銘;付東興;李素麗;李俊義
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 珠海光宇電池有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/131
• 分類號(hào): H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/525;H01M4/505;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/0587
• 代理公司: 廣東朗乾律師事務(wù)所44291
• 代理人: 楊煥軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰電池正極漿料的制備方法、鋰電池正極極片及鋰電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池作為當(dāng)今主流電子產(chǎn)品的儲(chǔ)能設(shè)備，廣泛應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品，電動(dòng)工具及電動(dòng)汽車等產(chǎn)品上。隨著國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，鋰離子電池的需求量也不斷增長(zhǎng)。鋰離子電池以綠色高能環(huán)保著稱，由于其具有能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作電壓高等優(yōu)點(diǎn)，使其成為最受矚目的動(dòng)力電源之一。

傳統(tǒng)的鋰離子電池正極極片一般采用含氟聚合物，如聚偏氟乙烯(PVDF)做為正極材料的粘結(jié)劑，PVDF粘結(jié)劑在使用過(guò)程中需要大量的有機(jī)溶劑，如N-甲基吡硌烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)等將其溶解，再進(jìn)行合漿工藝。由于有機(jī)溶劑容易造成環(huán)境污染，因此在涂布干燥過(guò)程中需要增加成本來(lái)回收有機(jī)溶劑；另一方面，NMP等有機(jī)溶劑均屬于高沸點(diǎn)溶劑，涂布時(shí)想要完全烘干，需要較長(zhǎng)的烘箱長(zhǎng)度以及較高的烘箱溫度，涂布時(shí)能耗極大，其涂布產(chǎn)能嚴(yán)重限制了企業(yè)的生產(chǎn)效率，已經(jīng)成為制約產(chǎn)能的瓶頸工序。

近年來(lái)，為了解決使用含氟聚合物溶劑型粘結(jié)劑制作正極片時(shí)所產(chǎn)生的上述缺陷，各大鋰電池生產(chǎn)廠商都在努力開發(fā)新的綠色、環(huán)保、無(wú)污染的水性正極體系，然而由于高鎳正極材料本身顯示較強(qiáng)的堿性，易吸附水分子并和水反應(yīng)，采用水性體系會(huì)嚴(yán)重腐蝕鋁箔，導(dǎo)致極片內(nèi)部孔徑大，柔韌性差，容量降低，循環(huán)性能變差，不能滿足鋰離子電池極片的生產(chǎn)要求，嚴(yán)重限制了正極水系體系的實(shí)際應(yīng)用。

為了改善正極水性體系的電性能，公開號(hào)為CN105940530A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開的一種鋰離子二次電池的正極漿料的制備方法，采用酸中和的方式來(lái)調(diào)節(jié)漿料的pH值以抑制正極漿料中的正極活性物質(zhì)與水反應(yīng)，該方法先將水性增稠劑(CMC)、水性粘結(jié)劑、pH調(diào)整劑(酸性水溶液)預(yù)先進(jìn)行混煉，混煉后加入強(qiáng)堿性的正極活性物質(zhì)。該方法在前期混煉酸性水溶液時(shí)會(huì)極大地破壞CMC的分子結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其降解分子量變低，降低了CMC的防沉降效果，同時(shí)酸性條件下，水性粘結(jié)劑也同樣存在不穩(wěn)定因素，粒徑大，膠粒易沉淀析出，整體正極水性漿料存儲(chǔ)穩(wěn)定性差，涂布良率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子電池正極水系漿料的制備方法，尤其是針對(duì)含有高pH值的正極活性物質(zhì)的正極水系漿料。

本發(fā)明的目的還在于提供一種鋰電池正極極片及鋰電池。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案：

正極水系漿料的制備方法，所述正極水系漿料由正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、增稠劑、粘結(jié)劑和酸性水溶液混合而成，步驟如下：

將酸性水溶液與正極活性物質(zhì)混合攪拌，對(duì)正極活性物質(zhì)進(jìn)行改性，使混合后體系的pH值為7～8；

加入其它組分進(jìn)行合漿。

更具體的，所述酸性水溶液為弱酸性水溶液。

更具體的，所述酸性水溶液的濃度為1％～5％。

更具體的，所述酸性水溶液中的酸為磷酸、草酸、乙酸、碳酸、丙二酸、琥珀酸、己二酸、鄰苯二甲酸、水楊酸、檸檬酸、甲苯磺酸、酒石酸中的一種。

更具體的，所述酸性水溶液中的酸為磷酸或草酸或乙酸或碳酸。

更具體的，對(duì)正極活性物質(zhì)改性時(shí)，將正極活性物質(zhì)和酸性水溶液加入容器中，在低溫下進(jìn)行攪拌，在攪拌過(guò)程中不斷加入酸性水溶液，直至體系的pH值為7～8。

更具體的，正極活性物質(zhì)和酸性水溶液混合攪拌的溫度為5～10℃。

更具體的，將正極活性物質(zhì)與酸性水溶液混合好后合漿時(shí)，先加入導(dǎo)電劑漿料和增稠劑，調(diào)節(jié)漿料呈面團(tuán)狀，再加入去離子水將漿料稀釋至粘度為4000～6000mPa.s，再加入粘結(jié)劑繼續(xù)攪拌，最后抽真空脫除氣泡，篩網(wǎng)過(guò)濾后得到正極水性漿料。

更具體的，所述正極活性物質(zhì)的pH值為11.5～12.5。

更具體的，述正極活性物質(zhì)為含鎳鋰復(fù)合化合物。

更具體的，所述正極活性物質(zhì)為Ni-Mn-Co系或Ni-Mn-Al系或Ni-Co-Al系復(fù)合化合物。

鋰電池正極極片，包括集流體和形成于集流體表面上的正極活性物質(zhì)層，所述正極活性物質(zhì)層由前述正極水系漿料涂布在集流體表面形成。

更具體的，正極水系漿料的涂布速度為25～35m/s。

更具體的，涂布后以5段烘箱進(jìn)行干燥，每段烘箱的溫度分別為60℃、70℃、90℃、120℃、120℃。

鋰電池，由正極極片、負(fù)極極片和隔膜卷繞而成，所述正極極片為前述鋰電池正極極片。