[發明專利]一種改善正極材料凝膠的方法及高鎳正極漿料

在審

• 申請號: 202310160356.0
• 申請日: 2023-02-23
• 公開（公告）號: CN116207218A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 吳欽霞;馬東;曹文卓;閆昭;李婷
• 申請（專利權）人: 宜賓南木納米科技有限公司
• 主分類號: H01M4/136
• 分類號: H01M4/136;H01M4/1397;H01M4/62;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京慧誠智道知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11539
• 代理人: 殷炳蕾

本發明實施例涉及一種改善正極材料凝膠的方法及高鎳正極漿料。所述改善正極材料凝膠的方法包括：將粘結劑加入到溶劑中，在勻漿設備中公轉轉速15?25rpm、分散速度1000?3000rpm下進行分散；分散均勻后，加入第一導電劑，繼續分散；分散均勻后，加入pH調節劑、固態電解質與高鎳正極材料繼續分散，最后加入第二導電劑，得到高鎳正極漿料。

技術領域

本發明涉及電池正極漿料制備技術領域，尤其涉及一種改善正極材料凝膠的方法及高鎳正極漿料。

背景技術

鋰離子電池是20世紀90年代發展起來的高能量可充電電池。近幾年來，針對鋰離子電池的重要研究方向之一是如何提高比能量密度，三元材料具備良好的綜合性能，同時有比較高的比能量密度，因此成為研究熱點之一。但三元材料，特別是高鎳材料，在勻漿過程中易出現凝膠化。

高鎳材料結構穩定性較差，易與空氣中的CO₂、H₂O反應，在材料表面形成LiOH和Li₂CO₃，正極漿料中普遍使用聚偏氟乙烯(PVDF)作為膠粘劑，其提高足夠的膠粘強度，具有良好的電化學穩定性，不溶于電解液，但是耐堿性能較差。這是因為，PVDF分子鏈中含有未被取代的β碳，在氟原子的強吸電子誘導效應下，β碳上的氫帶有正電性，因而在堿或親核試劑的作用下會發生脫除HF的E2消除反應。E2消除反應(Elimination?reaction,bimolecular)是指一個分子中的兩個官能團(通常是一個碳基上的鹵素原子和一個鄰近的β-氫原子)被同時去除，生成雙鍵或環狀結構的反應。而生成的雙鍵會使PVDF分子鏈間發生交聯反應，形成凝膠。

發明內容

本發明的目的是提供一種改善正極材料凝膠的方法及高鎳正極漿料。通過本發明提出的高鎳正極漿料的勻漿方法，引入酸性pH調節劑中和高鎳正極材料被氧化產生在表面的堿，再引入離子電導材料改變漿料的反應動力學性能，從而起到抑制凝膠的作用。通過本發明獲得的漿料具有流動性好，粘度穩定，不易凝膠的優點。

為此，第一方面，本發明實施例提供了一種改善正極材料凝膠的方法，所述方法包括：

將粘結劑加入到溶劑中，在勻漿設備中公轉轉速15-25rpm、分散速度1000-3000rpm下進行分散；

分散均勻后，加入第一導電劑，繼續分散；

分散均勻后，加入pH調節劑、固態電解質與高鎳正極材料繼續分散，最后加入第二導電劑，得到高鎳正極漿料。

優選的，所述高鎳正極材料、粘結劑、第一導電劑、pH調節劑、固態電解質和第二導電劑的質量比為96％～97.6％：1％～1.5％：0.1％～0.3％：0.1％～0.3％：0.5％～1.0％：0.5％～1.0％。

優選的，所述固態電解質包括：磷酸鈦鋁鋰LATP、磷酸鍺鋁鋰LAGP、鋰鑭鋯氧LLZO、鋰鑭鈦氧LLTO中的一種；

所述pH調節劑包括：甲酸、乙酸、丙酸中的至少一種；

所述高鎳正極材料包括：NCM523、NCM622、NCM811、鎳鈷鋁酸鋰NCA中的至少一種；

所述第一導電劑為導電炭黑SP、KS-6、石墨烯中的至少一種；

所述第二導電劑為碳納米管。

優選的，所述高鎳正極漿料固含為65％～80％。

優選的，所述pH調節劑用于中和高鎳正極材料被空氣氧化形成的表面堿性物質，避免粘結劑發生交聯反應形成凝膠。

優選的，所述固態電解質作為離子電導材料，用于改變所述高鎳正極漿料的反應動力學性能，從而抑制凝膠。

第二方面，本發明實施例提供了一種根據上述第一方面所述的方法制備得到的高鎳正極漿料。