[發(fā)明專利]一種鋰電池正極電極膜及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210263223.1
• 申請(qǐng)日: 2022-03-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114914445A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高曦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州市新廣益電子有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62;H01M4/131;H01M4/136;H01M4/1391;H01M4/1397;H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M10/0525;H01M10/0587
• 代理公司: 慈溪夏遠(yuǎn)創(chuàng)科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33286
• 代理人: 陳伯祥

本發(fā)明公開(kāi)了一種鋰電池正極電極膜，其特征在于，包括如下按重量份計(jì)的各組分：含鋰活性物質(zhì)70?99份、粘合劑1?30份、導(dǎo)電劑0?5份；所述含鋰活性物質(zhì)是由磷酸鐵鋰、富勒烯包覆Se/Ca/Ce共摻雜鎳錳酸鋰按質(zhì)量比(2?4):1混合形成的混合物。本發(fā)明還公開(kāi)了一種所述鋰電池正極電極膜的制備方法。本發(fā)明公開(kāi)的鋰電池正極電極膜鋰離子傳輸效率高，電化學(xué)性能佳，能有效改善鋰電池的循環(huán)性能和能量密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰電池正極電極膜及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池是近年來(lái)應(yīng)用和開(kāi)發(fā)前景最好的電源之一，其具有能量密度和電壓高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率低、無(wú)記憶效應(yīng)、放電電壓穩(wěn)定、充放電快速和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、便攜式電腦、照相機(jī)、攝像機(jī)等電子產(chǎn)品領(lǐng)域，而且應(yīng)用領(lǐng)域仍在不斷擴(kuò)展之中，已經(jīng)成為可持續(xù)動(dòng)力電池的主要選擇。

作為鋰電池的關(guān)鍵部件之一，鋰電池正極電極膜起著很重要的作用，其性能的好壞直接影響鋰電池的電池容量和循環(huán)使用壽命。現(xiàn)有的鋰電池正極電極膜通常包括含鋰活性物質(zhì)（用于提供鋰離子和接受鋰單質(zhì)）、粘合劑和導(dǎo)電劑制成，其中含鋰活性物質(zhì)提供電池容量，粘合劑保證電極膜本身形狀的穩(wěn)定性以及和集流體之間貼附的牢度，導(dǎo)電劑則提高了電極膜的電子電導(dǎo)率，保證了鋰電池良好的充放電性能。然而，現(xiàn)有的鋰電池正極電極膜由于上述組分種類和配比的選取問(wèn)題，在這些組分相互影響下，使得制成的產(chǎn)品對(duì)電池的比容量和循環(huán)使用壽命改善程度不明顯。除此之外，市面上的鋰電池正極電極膜的制備涉及涂布工藝，會(huì)使用溶劑，需要處理廢氣（有機(jī)溶劑揮發(fā)）等有害物質(zhì)，在涂層電極中有殘留溶劑，可能會(huì)降低電池的工作壽命；涂覆在活性材料表面溶解的粘合劑會(huì)增加電池電阻率，從而降低鋰電池的能量密度和功率密度；電極壓實(shí)密度低，導(dǎo)致低能量密度、高電阻和低循環(huán)壽命；工藝周期長(zhǎng)；制成的極片一致性差。

如，中國(guó)發(fā)明專利CN104466187B提供了一種正極電極膜及應(yīng)用了該電極膜的鋰離子電池。該正極電極膜通過(guò)將粘結(jié)劑與改性劑配合使用，有效提高了粘結(jié)劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、活性物質(zhì)顆粒之間以及活性物質(zhì)顆粒與集流體之間的粘結(jié)力、電極膜片的柔韌性和工序加工性能。通過(guò)調(diào)節(jié)粘結(jié)劑在正極活性物質(zhì)顆粒表面的包覆狀態(tài)，提高了正極電極膜的鋰離子傳輸效率和電學(xué)性能。應(yīng)用了該正極電極膜的鋰離子電池，能夠在高倍率快速充電的情況下，保持良好的安全性和循環(huán)性能。然而，該鋰電池正極電極膜仍然是通過(guò)涂布成型的，存在漿料分散不均，易結(jié)塊，電池的電化學(xué)性能受到影響。

可見(jiàn)，開(kāi)發(fā)一種鋰離子傳輸效率高，電化學(xué)性能佳，能有效改善鋰電池的循環(huán)性能和能量密度的鋰電池正極電極膜及其制備方法符合市場(chǎng)需求，具有廣泛的市場(chǎng)價(jià)值和應(yīng)用前景，對(duì)促進(jìn)鋰電池領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于解決上述技術(shù)問(wèn)題，采用無(wú)溶劑熱法制備的策略，在高溫高壓條件下，運(yùn)用擠出成型的工藝，通過(guò)配方設(shè)計(jì)，提供一種鋰離子傳輸效率高，電化學(xué)性能佳，能有效改善鋰電池的循環(huán)性能和能量密度的鋰電池正極電極膜及其制備方法。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供一種鋰電池正極電極膜，其特征在于，包括如下按重量份計(jì)的各組分：含鋰活性物質(zhì)70-99份、粘合劑1-30份、導(dǎo)電劑0-5份；所述含鋰活性物質(zhì)是由磷酸鐵鋰、富勒烯包覆Se/Ca/Ce共摻雜鎳錳酸鋰按質(zhì)量比(2-4):1混合形成的混合物。

優(yōu)選的，所述粘合劑為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物和丁苯橡膠中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)電劑為導(dǎo)電劑SUPER-P、導(dǎo)電劑KS-6、導(dǎo)電石墨、碳納米管、石墨烯、碳纖維VGCF中的至少一種。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)電劑的粒度為1500-2500目。

優(yōu)選的，所述富勒烯包覆Se/Ca/Ce共摻雜鎳錳酸鋰的制備方法，包括如下步驟：