[發明專利]一種鋰電池復合正極制造方法及該電池

有效

• 申請號: 201711130511.5
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107910502B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 郭瑞;李永;劉雯;裴海娟;毛亞;白清友;解晶瑩
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H01M4/1393
• 分類號: H01M4/1393;H01M4/139;H01M4/04;H01M6/16
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 周乃鑫

本發明公開了一種鋰電池復合正極制造方法及該電池，該方法包含以下步驟：1）將氟化碳、含硫材料和導電劑中加入醇類溶劑進行預球磨；2）加入去離子水稀釋漿料，繼續球磨；3）加入水性粘結劑，繼續球磨；4）加入去離子水調節漿料粘稠度，繼續球磨；5）將球磨得到的漿料過篩，涂敷于鋁箔集流體上，干燥去除溶劑，得到復合正極。本發明的方法對復合電極制備方法進行進一步優化，在水系溶劑中將活性材料混合、導電劑混合和漿料制備一次完成，避免了NMP溶劑使用所造成的硫偏析，能夠進一步改善氟化碳和硫與導電劑的分散特性，改善電極放電性能。

技術領域

本發明屬于化學電源技術領域，其涉及一種鋰電池復合正極，具體涉及一種鋰電池復合正極制造方法及該電池。

背景技術

以金屬鋰為負極的鋰電池種類繁多，其具有較高的比能量。其中，以氟化碳為正極的鋰一次電池，由于其理論質量比能量接近2200Wh/kg，實際能量密度甚至可以達到500Wh/kg以上，并具有放電電壓平穩、自放電率低、良好的高溫放電特性而在軍用和民用領域都有廣闊的市場。但是，氟化碳仍存在體積膨脹較大、發熱量大、成本高昂等缺點。

硫是另一種高容量鋰電池正極材料，以硫為正極的理論能量密度可達約2600Wh/kg。將硫與氟化碳混合作為復合正極，不會降低電池的能量密度，還可利用材料之間的協同效應來減少各自單一材料體系的缺點：一方面，氟化碳的引入對硫的放電有促進作用，另一方面，硫的引入也會改善氟化碳的某些特性。

氟化碳的引入對硫的放電有促進作用：氟化碳優先放電，產物中含有碳，可改善后續含硫材料放電過程中的導電性；氟化碳優先放電產生的熱量會促進后續硫的放電，提高放電容量。

硫對氟化碳的特性的改善：硫的引入降低了氟化碳的使用量，降低了電池的成本；硫的放電屬于溶解反應機理，可以一定程度緩解氟化碳的體積膨脹；硫具有電化學可逆性，放電結束后的一次電池在緊急場合還可以進行充電以供應急。

中國發明專利201310666223.7（申請號）采用分步法制備氟化碳/硫復合電極：首先將氟化碳和硫進行干態機械混合，再按照常規油系漿料制備流程進行混料，采用聚偏氟乙烯（PVDF）粘結劑和N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶劑進行電極制備，一方面氟化碳和硫干混很難充分分散，可能會影響電極放電性能；另一方面，溶劑NMP會輕微溶解硫，造成硫偏析，影響電池性能，且NMP對環境也不是很友好。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋰電池復合正極制造方法及該電池，該方法解決了現有方法混合不均勻，且采用有機溶劑（如NMP）會造成硫偏析，影響電池性能等問題，能夠改善氟化碳和硫與導電劑的分散特性，改善電極放電性能。

為了達到上述目的，本發明提供了一種鋰電池復合正極制造方法，該方法包含以下步驟：

1）將氟化碳、含硫材料和導電劑中加入醇類溶劑進行預球磨；

2）加入去離子水稀釋漿料，繼續球磨；

3）加入水性粘結劑，繼續球磨；

4）加入去離子水調節漿料粘稠度，繼續球磨；

5）將球磨得到的漿料過篩，涂敷于鋁箔集流體上，干燥去除溶劑，得到復合正極。

所述的氟化碳和含硫材料的重量比為1:9~9:1；所述的氟化碳和含硫材料的總重量與導電劑的重量之比為(90~65):(10~35)；所述的含硫材料為單質硫或硫碳復合材料；所述的導電劑為乙炔黑、導電炭黑、導電碳纖維、碳納米管和石墨烯中的任意一種或兩種以上。

所述的醇類溶劑的重量與氟化碳、含硫材料和導電劑的總重量之比為（0.5~0.8）：1；所述的加入去離子水稀釋漿料，加入的去離子水的重量與氟化碳、含硫材料和導電劑的總重量之比為（1.3~1.5）：1；所述的醇類溶劑為乙醇或/和異丙醇。