[發明專利]一種具有三維導電網絡結構的正極極片及其制備方法

在審

• 申請號: 202210702241.5
• 申請日: 2022-06-21
• 公開（公告）號: CN115117297A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 于寶軍;方聰聰;董世佳;劉伯崢;曾濤
• 申請（專利權）人: 天津力神電池股份有限公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/139;H01M4/62
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 閆俊芬

1.一種具有三維導電網絡結構的正極極片，包括正極集流體以及涂覆在集流體上的電極材料，電極材料包括正極活性材料、導電劑與粘結劑，其特征是：所述電極材料的組分，按重量分數比，正極活性材料96.0～98.5份、導電劑0.5～2.0份，粘結劑1.0～2.0份；所述導電劑為碳納米管、石墨烯和炭黑的混合物構成三維導電網絡結構，導電劑三種混合物的組分，按重量分數比，碳納米管0.01-0.05份、石墨烯0.2-0.5份、炭黑0.4-0.7份。

2.根據權利要求1所述的具有三維導電網絡結構的正極極片，其特征是：所述碳納米管采用多壁碳納米管或單壁碳納米管，其中，多壁碳納米管規格為長度≥1μm，直徑≤10nm；單壁碳納米管規格為長度≥15μm，直徑≤3nm，所述石墨烯平均片徑≤3μm，厚度≤5nm；所述炭黑的基礎粒子尺度≤20nm，二次聚結體結構尺度≤1μm。

3.根據權利要求1所述的具有三維導電網絡結構的正極極片，其特征是：所述三維導電網絡結構為單壁碳納米管、石墨烯和炭黑的混合物或為單壁碳納米管、多壁碳納米管和炭黑的混合物的其中一種。

4.根據權利要求1所述的具有三維導電網絡結構的正極極片，其特征是：所述正極集流體采用鋁箔或涂炭鋁箔，所述鋁箔或涂炭鋁箔厚度為10～20um，涂炭鋁箔為雙面涂炭，單面涂層厚度為1um，導電涂層表面張力50dyn/cm。

5.根據權利要求1所述的具有三維導電網絡結構的正極極片，其特征是：所述正極活性材料為三元NCM、NCA、磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰或鈷酸鋰中的一種或多種的復合物或混合物。

6.根據權利要求1所述的具有三維導電網絡結構的正極極片，其特征是：所述粘結劑為聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇(PVA)、聚四氟乙烯(PTFE)、羧甲基纖維素鈉(CMC)、改性丁苯橡膠(SBR)、氟化橡膠或聚氯酯。

7.一種正極極片的制備方法，其特征是：具備權利要求1-6任意一項所述的具有三維導電網絡結構正極極片，選用不同類型及規格的導電劑材料，按比例與炭黑或石墨烯混合，構建三維導電網絡結構，形成正極極片的長程導電網絡通路和短程導電網絡的搭建，具體步驟如下：

1)按重量分數比，將96.0～98.5份的正極活性材料、0.5～2.0份炭黑和1.0～2.0份粉狀粘結劑加入制漿罐內混合均勻；

2)向制漿罐內混合均勻的干粉中加入粘結劑溶劑，將制漿罐內的漿料固含量達到68％-71％；

3)按重量分數比，向制漿罐內加入0.01-0.05份的單壁碳納米管導電漿料；

4)按重量分數比，向制漿罐內加入0.2-0.5份的石墨烯導電漿料；加料結束后，繼續添加粘結劑溶劑，將制漿罐內漿料固含量調整到60％～65％進行混合均勻，得到混合均勻的正極漿料；

5)按照常規工藝在正極集流體表面進行涂覆正極漿料，烘干、碾壓后制成具有三維導電網絡結構正極極片。

8.根據權利要求7所述的正極極片的制備方法，其特征是：所述電極材料的面密度為35～60mg/cm²；碾壓后的具有三維導電網絡結構正極極片厚度為120～200μm。

9.根據權利要求7所述的正極極片的制備方法，其特征是：所述步驟4，將石墨烯導電漿料換成多壁碳納米管導電漿料加入，按重量分數比，多壁碳納米管導電漿料為0.2-0.5份。