[發明專利]一種電池活性物質二次顆粒及制備方法和電池

在審

• 申請號: 202011628180.X
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN114695849A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 張韓生
• 申請（專利權）人: 張韓生
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/054;B82Y30/00
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本發明提供了一種電池活性物質二次顆粒及制備方法和電池，屬于電化學技術領域。本發明利用粘合劑把納米活性物質顆粒和導電劑粘接在一起，經過壓制后再次粉碎形成粒徑更大的二次顆粒，這種粒徑更大的活性物質二次顆粒導電性好、離子擴散速度快、納米顆粒之間粘接強度高。用這種大粒徑的活性物質二次顆粒制作的電池極片具有更大孔隙或離子通道，采用該極片的電池擁有更好的大功率放電性能和充放電循環穩定性。

技術領域

本發明屬于電化學技術領域，涉及一種電池活性物質二次顆粒及制備方法和電池。

背景技術

自從電池技術出現以來給人類的生活帶來了很多的方便，但是目前各類電池都面臨能量密度較低的問題。開發高能量密度的電池，將具有十分重要的價值。二氧化錳擁有308 mAhg-1的理論容量，可以和鋅負極制作高能量密度的電池，但由于二氧化錳是絕緣體，導電性很差，而且鋅離子在二氧化錳晶格中擴散速度比較慢，導致用二氧化錳制備的電池大功率放電性能很差，而且充放電循環過程中活性物材料晶格反復膨脹收縮會導致活性材料粉碎脫落，除了二氧化錳材料外，二氧化鈦、二硫化鈦、鋰離子電池用負極硅等也面臨諸如活性材料充放循環粉碎脫落、導電性差、離子擴散慢等問題。降低電池活性材料的粒度，如把活性材料制成納米顆粒，縮短離子通道、提高導電性等方法均能有效提高電池活性材料的離子擴散速度，提高電池放電功率，并能減少電池活性材料充放電導致材料粉碎脫落的問題，但是納米顆粒制備的電池極片孔隙小離子擴散速度慢，這也會嚴重影響電池的大功率放電性能。把納米活性物質顆粒制成二次大顆粒，對緩解上述問題將有重要的作用。

發明內容

把電池的納米活性材料制成粒度更大的二次顆粒，能夠提升電池大功率放電性能，緩解充放電循環過程中活性材料粉碎脫落等問題，但隨著活性材料粒徑增大，材料的導電性會變差，而且組成二次大顆粒的納米顆粒之間需要很強的結合力才能最大程度上減少活性顆粒的粉碎問題。如果把納米活性材料、導電劑和粘合劑混合粘接成大的二次顆粒，然后用這種大的二次顆粒制作電池極片，二次顆粒內部由于引入了導電材料，將具有比無導電劑的二次顆粒更高的導電性，另外二次顆粒內部引入的粘合劑能把小粒徑的納米活性材料粘結在一起，粘合劑具有一定彈性，對電池充放電循環過程中二次活性材料膨脹收縮將起一定緩沖作用，抑制二次活性材料顆粒充放電過程中粉碎脫落，同時用大顆粒的活性物質二次顆粒制作的電池極片擁有較大的孔隙，可以提供大的離子通道，使電池具備了大電流充放電的條件。針對以上問題，本發明提供了一種電池活性物質二次顆粒及制備方法和電池。

發明技術方案如下：

一種電池活性物質二次顆粒，所述活性物質二次顆粒由納米活性材料和粘合劑組成，所述納米活性材料是平均粒徑不大于200nm的顆粒狀或片狀活性物質或直徑不大于200nm的棒狀活性物質，所述二次顆粒是平均粒徑為0.3μm～50μm的大顆粒，所述粘合劑含量不大于二次顆?？傎|量的8%。

上述一種電池活性物質二次顆粒，所述活性物質二次顆粒還包括導電劑，所述活性物質二次顆粒由納米活性材料、導電劑和粘合劑共同組成。

上述任意一種電池活性物質二次顆粒，所述粘合劑含量優選二次顆?？傎|量的1%～4%。

上述任意一種電池活性物質二次顆粒，所述粘合劑優選聚偏氟乙烯、聚丙烯酸及衍生物粘合劑、聚丙烯腈及衍生物粘合劑、丁苯橡膠類粘合劑、聚四氟乙烯粘合劑、丙烯酸類和丙烯腈類多元共聚粘合劑中的一種或一種以上組合。

一種電池活性物質二次顆粒制備方法，包括以下步驟：

（1）量取粘合劑加入溶劑中攪拌分散均勻，量取納米活性材料加入前述溶劑中攪拌或超聲分散成均勻的漿料；

（2）把步驟（1）所得分散均勻的漿料轉入機械加壓磨具中烘干，然后將烘干的漿料在5～30MPA壓力下壓制成餅；

（3）將步驟（2）由活性物質漿料壓制的餅粉碎成平均粒徑0.3μm～50μm的大顆粒，即得電池活性物質二次顆粒。

一種電池活性物質二次顆粒制備方法，包括以下步驟：