[發明專利]一種鋰離子電池正極片及其制備方法

有效

• 申請號: 201811295170.1
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109360936B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 李文;王軍生;余心亮;李靖;馬佳
• 申請（專利權）人: 天能電池集團股份有限公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/62
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 韓聰

本發明公開了一種鋰離子電池正極片及其制備方法，屬于鋰離子電池技術領域。所述鋰離子電池正極片，包括正極材料和鋁基集流體，所述正極材料包括正極活性材料、導電材料和粘結材料，所述粘結材料為包含水溶膠粘劑和含磷酸根化合物的復合水溶性膠粘劑。本發明利用常見的水溶性膠粘劑，添加含磷酸根化合物制得復合水溶性膠粘劑，磷酸根和水溶膠粘劑的有機化合物形成穩定化學鍵達到增加極板強度、防止極板裂紋的目的，其中金屬離子具有阻止LR?NCM表面與水的反應導致的鋁基集流板的腐蝕問題。該復合水溶膠粘劑可以有效提高正極板鋁基集流體在LR?NCM正極水基漿料中的抗腐蝕性能，以及提高極板的抗裂性能，同時提高了電池的電化學循環壽命。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及一種鋰離子電池水基正極片及其制備方法。

背景技術

眾所周知，鋰離子電池是適用于各種應用的電化學儲能技術，從便攜式電子產品到電動自行車、滑板車、車輛，以及越來越多的固定存儲。然而，鋰離子電池在汽車市場的應用需要進一步提電池的高能量密度，以滿足汽車對續航能力的要求。由于正極材料是決定鋰離子電池能量密度的瓶頸，使用高能量密度的正極材料是提高鋰離子電池能量密度的關鍵。現階段，富鋰-鎳錳鈷氧化物(LR-NMC)，即xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(M＝Ni，Mn，Co)的復合物，理論上可以達到最高約1000Wh/kg的能量密度。然而，因為該材料在電化學循環中存在容量和電壓逐漸衰減的問題，一直阻礙它在實際應用中的商業化。

另一方面，傳統的鋰離子電池的正極板制備過程中，為了使聚偏氟二乙烯(PVdF)膠粘劑更均勻的分散到正極材料的漿料中，一般使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑，其主要功能之一就是溶解稀釋膠粘劑。在正極板干燥過程中，有機溶劑NMP一定要完全脫附才能保證極板的電化學性能不受影響。然而，有機溶劑NMP極易揮發，對環境污染大，回收成本高。所以，以采用對環境沒有污染、易于回收的水為溶劑的(水-基)正極板制備工藝是非常必要的。然而，由于傳統膠粘劑PVdF不溶于水，所以開發水溶性膠粘劑在水-基正極板的制備中至關重要。

CN 105428592 A公開了一種鋰離子電池的正極，由正極材料和集流體組成，所述集流體為鋁箔，所述正極材料中，各組分按重量百分比計，正極活性物質：導電添加劑：粘結材料為93-97:1-2:1-3；其中，所述的正極活性物質為鎳鈷酸鋰；所述的導電添加劑為碳納米管；所述的粘結材料為水基粘結劑，所述的水基粘結劑包括90-92％的明膠，5-8％的聚乙烯醇和3-5％的硅烷化合物。該水基粘結劑作為鋰離子電池的正極材料添加劑電阻低，有利于提高電池的整體導電性能。

Li,J等利用水性膠粘劑羧甲基纖維素鈉(NaCMC)取代PVdF，以增強循環穩定性(Power Sources 2011,196,7687-7691)。NaCMC是一種常見的水溶性膠粘劑，在鋰離子電池制備過程中主要應用于石墨負極材料的極板制備。但是，LR-NMC正極材料對于水是非常敏感的，于水溶液反應會直接造成水-基漿料的pH值急劇增加，導致鋁集流板的腐蝕。

因此，開發針對鋰離子電池用高能量密度正極材料富鋰-鎳錳鈷氧化物(LR-NMC)的水基極板的高效水溶膠粘劑是該領域技術人員需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種針對鋰離子電池用高能量密度正極材料富鋰-鎳錳鈷氧化物(LR-NCM)的水基電極板制備所用的高效復合水溶膠粘劑，以克服LR-NCM正極材料于水溶液反應導致漿料中的堿性大幅度上升，從而產生鋁基集流板腐蝕的問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種鋰離子電池正極片，包括正極材料和鋁基集流體，所述正極材料包括正極活性材料、導電材料和粘結材料，所述粘結材料為包含水溶膠粘劑和含磷酸根化合物的復合水溶性膠粘劑。