CN102237521B - 一种锂离子电池正极浆料、正极及电池 - Google Patents
一种锂离子电池正极浆料、正极及电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102237521B CN102237521B CN201010166569.7A CN201010166569A CN102237521B CN 102237521 B CN102237521 B CN 102237521B CN 201010166569 A CN201010166569 A CN 201010166569A CN 102237521 B CN102237521 B CN 102237521B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery
- tartrate
- anode
- lithium ion
- anode sizing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明提供了一种锂离子电池正极浆料、正极及电池,正极浆料包括正极活性材料、导电剂、粘结剂及分散剂,其中,分散剂包括酒石酸盐。本发明的锂离子电池正极浆料,流变性能更好、稳定性更强、敷料强度好及制备的极片柔韧性好。且制备的电池不仅容量高、倍率性能好和循环性能好,而且自放电性能低,有利于提高电池的综合性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池正极浆料及用该正极浆料制备的锂离子电池正极和电池。
背景技术
与其它化学电源相比,锂离子二次电池具有许多优异的性能,如能量密度高、循环寿命长、开路电压高、无记忆效应、安全无污染等优点。经过近二十年的飞速发展,锂离子二次电池已广泛地应用于移动电话、笔记本电脑、数码相机等领域。随着全球石油价格的上涨和人们环保意识的增强,无论是研究机构还是企业,都把目光关注到电动汽车的开发上。研究者普遍认为锂离子二次电池是一种应用在电动汽车上的最有潜力的化学电源。和其它移动设备相比,电动汽车对电池的循环寿命、能量密度、电池组一致性以及大电流放电能力等性能提出更高的要求。
然而,锂离子二次电池正极活性材料导电性差,严重制约电池性能的提高。为改善正极活性材料和集流体之间以及活性颗粒之间的导电性,通常通过在正极材料中加入具有导电性好、密度小、结构稳定以及化学性能稳定的纳米导电碳黑来提高活性材料的导电性。
导电剂颗粒越小,导电能力越好,因此,为了尽可能地提高导电性能,就必须尽可能采用粒径小的纳米碳黑作为导电剂。众所周知,纳米材料具有超大的比表面积和超高的表面能,团聚现象异常显著。分散不良的纳米导电碳黑不能很好地发挥其导电功能,因而制约了电池性能的提高,尤其是电池组一致性。
为了使纳米颗粒分散并使分散的纳米颗粒能稳定地存在分散介质中,就必须增强颗粒间的排斥力。目前增加排斥力的方法为通过静电机制或者空间位阻机制的方法。
静电机制——通过改变颗粒表面的电荷性质以及电荷密度,增大颗粒表面ζ(泽塔)电位的绝对值,以提高颗粒间的静电排斥力,阻碍粒子之间由于范德华力作用而造成的团聚,从而达到颗粒分散的目的。
空间位阻机制——通过非离子型的表面活性剂附在颗粒表面,形成一层高分子保护膜,使颗粒间产生强位阻排斥力;利用熵斥力原理,吸附于颗粒表面的大分子将颗粒隔开,从而减少团聚发生。
然而,在采用静电机制的方法中,由于要改变颗粒的表面电性能或者强化颗粒的表面电性能,通常要加入大量的分散剂。例如,如果颗粒不带电,即溶液pH为约7时,如果要使该颗粒能较稳定地分散,至少要将溶液的pH值调到大于12或者小于3,即氢离子浓度改变10000倍。分散剂的加入量一般为被分散物质的10重量%,有时可高达被分散物质的30重量%,这将限制它在某些领域的应用,例如,高能量的电池。在采用空间位阻机制的方法中,由于悬浮液中纳米颗粒的粒径不一致,一般颗粒的粒径呈现出正态分布的趋势,单一的高分子很难对每个颗粒的完全包覆,悬浮液经常出现絮凝现象,从而严重影响了纳米颗粒功能的发挥。
同时现有研究的热点性能优良的磷酸铁锂正极活性材料在制备过程中不可避免存在Fe或三价Fe离子等杂质,对电池的影响较大,不仅在循环过程中降低电池容量,而且在储存过程中存在较严重的自放电现象,制约了其发展。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的正极浆料分散不均匀、流变性和稳定性较差的缺陷,提供一种流变性能更好、稳定性更强、敷料强度好及制备的极片柔韧性更高且降低电池自放电性能的锂离子电池正极浆料,包括正极活性材料、导电剂、粘结剂、溶剂及分散剂,其中,分散剂包括酒石酸盐。
本发明的发明人意外发现,当正极浆料中含有酒石酸盐分散剂时不仅能明显提高正极浆料的分散性、流变性和稳定性,而且能提高浆料的敷料强度,制备的极片柔韧性更高。原因可能为酒石酸盐聚合物不仅起到分散作用,同时还增强了粘结剂的粘结性,酒石酸盐能与纳米导电剂及小粒径正极活性材料特别是磷酸铁锂之间发生螯合反应,使正极浆料分散更均匀,同时聚合物酒石酸盐与纳米导电剂表面的活性基团发生协同作用,能阻止纳米导电剂的团聚,能均匀分散于活性材料间,提高正极的电导率,进而提高电池的倍率放电性能;同时电极浆料中各物质之间能形成稳定的网络结构,正极浆料更稳定;同时酒石酸盐聚合物具有较多的活性基团,如羧基,羟基等,能与粘结剂通过范德华力和氢键之间的相互作用,形成分子间的π-π作用力,使粘结剂均匀分布于颗粒之间,提高粘结剂的粘结性。
特别对于磷酸铁锂正极活性材料,不可避免存在少量铁等杂质,电池循环和储存过程中,影响电池的容量,而酒石酸盐具有手性结构,反应活度高,易于与三价铁离子作用,形成络合物,降低正极活性物质及杂质Fe与电解液之间的作用,降低电池的自放电。
与现有技术相比,本发明提供的正极浆料分散更均匀、稳定性更好。由实施例1制备的正极浆料在常温下放置0.5天未出现明显沉淀,在放置了1天时,出现30%的沉淀;而由制备的正极浆料在常温下放置2天未出现明显沉淀,在放置了3天时,出现10%的沉淀。
本发明同时提供了一种首次放电容量和循环性能更优良的锂离子电池负极,其由上述负极浆料涂覆在负极集电体上,经干燥、压延制备得到。
本发明的另一个目的是提高一种锂离子电池,包括电池壳体和密封在该电池壳体内的电极组和电解液;电极组包括正极、负极、以及位于正极和负极之间的隔膜,其中,负极为上述锂离子电池负极。
本发明的理离子二次电池的容量和循环性能均获得改善。例如,由实施例1制备的锂离子电池的容量为750毫安时,常温1C循环1000次容量保持率达90%;而由对比例1制备的锂离子电池的容量为650毫安时,常温1C循环1000次容量维持率仅65%。
附图说明
图1a是本发明实施例1、实施例8及对比例1制备的电池正极浆料的振幅扫描图,其中,“■”线代表实施例1的G′储存模量,“▲”线代表实施例1的G″损耗模量;“○”线代表实施例8的G′储存模量,代表实施例8的G″损耗模量;“-”线代表对比例1的G′储存模量,“×”线代表对比例1的G″损耗模量;
图1b是本发明实施例1、实施例8及对比例1制备的电池正极浆料的流变特性图;
图2a是本发明实施例1、实施例8及对比例1制备的电池正极浆料静置24h后的振幅扫描图,其中,“▲”线代表实施例1的G′储存模量,“■”线代表实施例1的G″损耗模量;“△”线代表实施例8的G′储存模量,“□”代表实施例8的G″损耗模量;“-”线代表对比例1的G′储存模量,“×”线代表对比例1的G″损耗模量;
图2b是本发明实施例1、实施例8及对比例1制备的电池正极浆料静置24h后的振幅扫描图;
图3a、图3b、图3c是本发明实施例1、实施例8及对比例1制备的电池正极浆料的稳定性能测试图;
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供一种锂离子电池正极浆料,包括正极活性材料、导电剂、粘结剂、溶剂及分散剂,其中,分散剂包括酒石酸盐。流变性能更好、稳定性更强、敷料强度好及制备的极片柔韧性好。
本发明优选酒石酸盐选自酒石酸钠、酒石酸钾、酒石酸钾钠、酒石酸锑钾或酒石酸氢钠中的一种或几种。减少其他金属离子对电解液的影响,防止络合物等形成影响电极浆料和电解液的稳定性,及降低电池的自放电率。
本发明优选以正极活性材料的总量为基准,分散剂的重量百份含量为0.001-3,进一步优选为0.5-2%。降低了分散剂的用量,提高了电池的比容量。
本发明优选正极浆料的pH值为5.5-7,更有利于酒石酸盐与三价铁离子作用,形成络合物,降低正极活性物质及杂质Fe与电解液之间的作用,降低电池的自放电。
本发明进一步优选分散剂中还包括柠檬酸盐,柠檬酸盐为多元羧酸盐,可以水解更好的控制正极浆料的pH值,能控制pH为6-6.5,为酒石酸盐的最佳络合反应条件;同时柠檬酸盐聚合物也能酒石酸盐能与纳米导电剂及小粒径正极活性材料特别是磷酸铁锂之间发生螯合反应,使正极浆料分散更均匀,特别阻止纳米导电剂的团聚,能均匀分散于活性材料间,提高正极的电导率,进而提高电池的倍率放电性能;同时电极浆料中各物质之间能形成稳定的网络结构,正极浆料更稳定;同时酒石酸盐聚合物具有较多的活性基团,如羧基,羟基等,能与粘结剂通过范德华力和氢键之间的相互作用,形成分子间的π-π作用力,使粘结剂均匀分布于颗粒之间,提高粘结剂的粘结性。且柠檬酸盐与酒石酸盐结合能进一步使浆料的分散性和稳定性得到明显提高。
其中,柠檬酸盐可以选自柠檬酸钠、柠檬酸钾或柠檬酸胺中的一种或几种。
本发明的粘结剂可以为油系粘结剂,例如聚偏氟乙烯(PVDF)等,也可以为水系粘结剂,本发明优选为水系粘结剂,进一步优选水系粘结剂选自羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素、乙基纤维素、羧甲基乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素或丁苯橡胶中的一种或几种。水系粘结剂不仅能跟酒石酸盐和柠檬酸盐更好的结合,提高电极浆料的稳定性,而且柠檬酸盐能调节正极活性材料的pH值,降低电极浆料环境对水系粘结剂的影响,避免水系粘结剂在碱性条件下的粘结性的波动。同时水系拉浆对环境友好,无污染。
本发明进一步优选酒石酸盐与柠檬酸盐的重量比为0.002-3;柠檬酸盐与水系粘结剂的重量比为0.0004-0.67。
本发明的溶剂可以是水或水溶性溶剂,也可以是有机溶剂,即本发明的分散剂可以用于水系拉浆,也可以用于油系拉浆,溶剂的种类可以根据正极活性材料和粘结剂的种类进行调整。本发明优选溶剂选自水、氮甲基吡咯烷酮、乙醇、苯中的一种或几种。进一步优选溶剂为水或水溶性溶剂,使分散剂在水系粘结剂和水的环境下发挥其独特性能,使分散剂与水系粘结剂组合的性能最佳。同时水系拉浆具有无环境污染、成本低等优点,有利于大量的工艺化生产。
本发明的正极活性材料可以为现有技术中可以商购的任何正极活性物质,例如,可以采用可以商购的所有正极活性物质,如LiFePO4,Li3V2(PO4)3,LiMn2O4,LiMnO2,LiNiO2,LiCoO2,LiVPO4F,LiFeO2;或者三元系Li1+aL1- b-cMbNcO2,a、b、c各自表示摩尔数,其中-0.1≤a≤0.2,0≤b≤1,0≤c≤1,0≤b+c≤1.0,L、M、N为Co、Mn、Ni、Al、Mg、Ga、Sc、Ti、V、Cr、Fe、Cu和Zn中一种或几种。本发明优选正极活性材料为磷酸铁锂,其中,正极活性材料的颗粒粒径为1微米-30微米。其中,导电剂可以为纳米乙炔黑、纳米导电碳黑和纳米导电石墨中的一种或几种,优选导电剂为碳纳米管,导电剂的颗粒粒径为10纳米-500纳米。活性材料与导电剂的颗粒粒径均较小,聚合物酒石酸盐与纳米导电剂及小粒径磷酸铁锂的锂铁之间发生螯合反应,使正极浆料分散更均匀,同时聚合物酒石酸盐与纳米导电剂表面的活性基团发生协同作用,能阻止纳米导电剂的团聚,能均匀分散于活性材料间,提高正极的电导率,进而提高电池的倍率放电性能;同时电极浆料中各物质之间能形成稳定的网络结构,正极浆料更稳定。
其中,正极活性材料、导电剂、粘结剂及溶剂的比例本发明没有特别限制,可以根据电池电极活性材料、粘结剂的组成及所要制备的正极浆料的拉浆涂布的粘度和可操作性的要求对物质浓度进行灵活调整,方式为本领域技术人员所公知。一般来说以正极活性材料的总量为基准,粘结剂的用量为2%-9%,导电剂的用量为2%-8%;溶剂的用量为60%-90%。在用溶剂将上述正极浆料的正极活性物质、粘结剂、分散剂和导电剂制备成正极材料浆液时,尽管加料的顺序没有特别的要求,但作为一种优选的实施方式,先将分散剂加入到溶剂中,然后加入导电纳米碳质材料,充分搅拌后得到一种混合均匀的悬浮液;然后加入其它的成分。
本发明同时提供了一种锂离子电池正极,由上述正极浆料涂覆在正极集电体上,经干燥、压延制备得到。
其中,正极集电体为本领域技术人员所公知的正极集电体,例如可以选自铝箔、铜箔或各种冲孔钢带。
其中,干燥,压延的步骤,与现有技术一样,即干燥通常在真空条件下在50-160℃,优选80-150℃下进行,干燥后分散剂在极片中可存在也可不存在。压延可以采用本领域常用的压延条件,比如0.5-3.0兆帕。
正极的制备还可以包含其他步骤,例如,后处理的裁片,裁片为本领域技术人员公知,压延完成后,按照所制备电池要求的正极尺寸进行裁切,得到正极极片。
本发明同时提供了锂离子二次电池,包括电池壳体和密封在该电池壳体内的电极组和电解液;电极组包括正极、负极、以及位于正极和负极之间的隔膜,其中,正极为上述正极。由于本发明只涉及对现有技术锂离子二次电池正极的改进,因此对锂离子二次电池的其它组成和结构没有特别的限制。
其中,隔膜层可以选自本领域技术人员公知的锂离子二次电池中所用的各种隔膜层,例如聚烯烃微多孔膜(PP)、聚乙烯毡(PE)、玻璃纤维毡或超细玻璃纤维纸或PP/PE/PP。作为一种优选的实施方式,所述隔膜为PP/PE/PP。
其中,负极可以采用本领域所共知的负极,即含有负极集电体和涂覆在该负极集电体上的负极材料。集电体可采用现有技术中用于锂离子二次电池负极的各种集电体,如冲压金属、金属箔、网状金属和泡沫状金属,优选铜箔。本发明对负极材料没有特别的限制,可以与现有技术一样,所述负极材料通常包括负极活性物质和负极粘结剂。
负极活性物质可以采用可以商购的所有负极活性物质,如石墨和锂钛氧化合物。负极粘结剂的种类和含量为本领域技术人员所公知,例如含氟树脂和聚烯烃化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素钠(CMC)中的一种或几种;一般来说,根据所用粘结剂种类的不同,相对于100重量份的负极活性物质,负极粘结剂的含量为0.005-8重量份,优选为0.008-5重量份。负极的制备方法与正极的制备方法类似,在此不再详述。
电解液含有锂盐和非水溶剂,锂盐可以为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、全氟丁基磺酸锂、铝酸锂、氯铝酸锂、氟代磺酰亚胺锂、氯化锂和碘化锂中的一种或几种;非水溶剂可以为γ-丁内酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丙酯、酸酐、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、环丁砜、二甲亚砜、亚硫酸二甲酯以及其它含氟、含硫或含不饱和键的环状有机酯中的一种或几种。锂盐在电解液中的浓度可以为0.3-4摩尔/升,优选为0.5-2摩尔/升。
本发明提供的锂离子二次电池的制备方法可以为本领域的技术人员所公知的方法,一般来说,该方法包括将正极、负极和位于正极与负极之间的隔膜依次卷绕形成极芯,将极芯置入电池壳中,加入电解液,然后密封,其中,所述正极包括集流体和负载在集流体上的正极材料。其中,卷绕和密封的方法为本领域人员所公知。电解液的用量为常规用量。
除非特别说明,本发明所述各种溶剂和试剂均为市售分析纯试剂。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详述。
实施例1
(1)正极的制备
先将2g的酒石酸钠、2g柠檬酸钠溶解于98.5ml水中,向上述酒石酸钠和柠檬酸钠混合液中加入1.5g羧甲基纤维素钠(CMC),然后加入2g纳米导电碳黑(平均粒径为200纳米左右),随后向上述混合液中加入100g磷酸铁锂(平均粒径为4.5微米左右),搅拌2小时,再加入3g丁苯胶乳(SBR),使用普通四叶桨搅拌0.5小时,进而得到pH值为7的正极浆料(磷酸铁锂∶导电碳黑∶CMC∶酒石酸钠∶柠檬酸钠∶SBR∶去离子水=100∶2∶1.5∶2∶2∶3∶98.5)。
用拉浆机将该正极浆料均匀地涂覆到厚18微米的铝箔两面。经过125℃真空加热干燥1小时,在2.0兆帕压力下压延成形,裁片制得360毫米(长)×43.5毫米(宽)×130微米(厚)的正极,每片正极上含有8.2克LiFePO4。
(2)负极的制备:
将人造石墨、CMC(羟甲基纤维素)和SBR(丁苯橡胶)按照重量比为100∶4∶1.6用水混合均匀,制成负极浆料。
将该负极浆料均匀地涂布在铜箔上,在2兆帕的压力下压片,在氮气条件下300℃热处理24小时,然后压延,裁切成416mm×45mm的负极片,每个负极片中含有3.2克负极活性材料。
(3)电池的制备
将上述正极极片、20微米厚的聚丙烯隔膜与负极极片依次重叠成电芯,装入电池壳中,将电解液以3.8g/Ah的量注入电池壳中,密封制成常规的LP053450电池。电解液含有LiPF6和非水溶剂,电解液中LiPF6的浓度为1摩尔/升,非水溶剂为碳酸乙烯酯(EC)与碳酸二乙酯(DMC)重量比为1∶1的碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯的混合溶剂。
实施例2
采用与实施例1相同的方法和步骤制备正极、负极和电池,不同的是正极浆料中加入0.2g的酒石酸钠、1g柠檬酸钠,浆料pH值为6.5(磷酸铁锂∶导电碳黑∶CMC∶酒石酸钠∶柠檬酸钠∶SBR∶去离子水=100∶2∶1.5∶0.2∶1∶3∶98.5)。
实施例3
采用与实施例1相同的方法和步骤制备正极、负极和电池,不同的是正极浆料中加入6g的酒石酸钠、3g柠檬酸钠,浆料pH值为7.5(磷酸铁锂∶导电碳黑∶CMC∶酒石酸钠∶柠檬酸钠∶SBR∶去离子水=100∶2∶1.5∶6∶3∶3∶98.5)。
实施例4
采用与实施例1相同的方法和步骤制备正极、负极和电池,不同的是正极浆料中加入1.8g的酒石酸钠、0.5g柠檬酸钠,浆料pH值为7(磷酸铁锂∶导电碳黑∶CMC∶酒石酸钠∶柠檬酸钠∶SBR∶去离子水=100∶2∶1.8∶0.5∶0.5∶3∶98.5)。
实施例5
采用与实施例1相同的方法和步骤制备正极、负极和电池,不同的是负极浆料的制备为将2g的酒石酸钠、2g柠檬酸钠溶解于75ml的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,1.5g聚偏氟乙烯(PVDF)溶解于23.5mlN-甲基-2-吡咯烷酮中,将两种溶液混合,然后加入2g纳米导电碳黑(粒径50纳米-200纳米),搅拌1h,随后加入100g磷酸铁锂,使用普通四叶桨搅拌2小时,进而得到的正极浆料(磷酸铁锂∶导电碳黑∶PVDF∶酒石酸钠∶柠檬酸钠∶NMP=100∶2∶4.5∶2∶2∶98.5)。
实施例6
采用与实施例1相同的方法和步骤制备正极、负极和电池,不同的是正极浆料中加入的分散剂只有4g的酒石酸钠。
实施例7
采用与实施例1相同的方法和步骤制备正极、负极和电池,不同的是正极活性浆料为锂钴氧。
实施例8
采用与实施例1相同的方法和步骤制备正极、负极和电池,不同的是正极浆料中LiFePO4的粒径为20微米,导电碳黑的粒径为2微米。
对比例1
采用与实施例1相同的方法和步骤制备正极、负极和电池,不同的是正极浆料中不加入酒石酸钠和柠檬酸钠,而加入2g的柠檬酸、2g的聚乙二醇。
性能测试:
1、正极浆料流变性能测试
采用Anton Paar公司的Physica MCR 301型号的旋转流变测试仪,按照美国材料与试验协会标ASTM D 7175-2005对放置了1小时后的实施例1、实施例6及对比例1的负极浆料进行流变性能测试,测试结果如图1a(扫描振幅图为在25℃、常压、角速度10s-1不变的条件下,测试剪切应变丛0.1%-1000%变化过程中,储存模量和损耗模量的变化情况)和图1b(流动曲线图为在25℃,常压条件下,测试剪切速率从0.01s-1-1000s-1变化过程中,粘度的变化情况);
采用Anton Paar公司的Physica MCR 301型号的旋转流变测试仪,按照美国材料与试验协会标ASTM D 7175-2005对放置了24小时后的实施例1、实施例6及对比例1的负极浆料进行流变性能测试,测试结果如图2a(扫描振幅图)和图2b(流动曲线图);
2、正极浆料稳定性测试
使用Formulaction稳定性分散仪分别对实施例1、实施例6、实施例8及对比例1制备的正极浆料进行稳定性表征,测试结果如图3。
按照实施例1-8及对比例1所用的纳米碳质材料的组成和用量及分散剂的组成和用量进行测试。将纳米碳质材料加入到含有分散剂的溶剂中。先在转速为2600转/分钟下分散30分钟,再用超声分散90分钟后,获得分散良好的悬浮液。将获得的悬浮液在常温下放置。在所得到的悬浮液中出现沉淀的时间如表1所示,所得沉淀的百分比的计算方法是:吸出悬浮液,将沉淀物在150度下干燥2小时成固态物质,所得的固态物质和纳米碳质材料的总量之比即为沉淀的百分比,结果如表1。
3、电池放置过程中容量保持率
将实施例1-8及对比例1制备的电池在温度为25℃,湿度为20%的环境条件下存放500天,测试电池容量,计算其容量保持率,测试结果如表2。
4、电池倍率放电性能测试
将实施例1-8及对比例1制备的电池置于新威尔-3000型电化学性能测试仪上,以0.075A电流充电,以0.075A、0.75A、2.25A电流放电,电压范围3V-4.2V,记录放电容量,测试结果如表3。
5、首次放电容量测试:
以实施例1-8及对比例1制备的电极片为正极,以金属锂为负极,制作出型号为2016的扣式电池,将上述电池置于新威尔-3000型电化学性能测试仪上,电压范围3V-4.2V,以0.075A电流充放电,记录其首次放电容量。测试结果如表4。
6、循环性能测试
将实施例1-8及对比例1制备的电池置于新威尔-3000型电化学性能测试仪上,电压范围3V-4.2V,以0.075A电流充放电,记录其充放电容量,测试结果如表5。
表1
分散剂的用量(g) | 未明显出现沉淀的时间(天) | 明显出现沉淀的时间(天) | 明显出现沉淀的百分比(%) | |
实施例1 | 4 | 4 | 6 | 2.5 |
实施例2 | 2 | 3 | 5 | 5 |
实施例3 | 6 | 3 | 5 | 4.5 |
实施例4 | 1 | 2 | 4 | 6 |
实施例5 | 4 | 2.5 | 4.5 | 4.5 |
实施例6 | 4 | 2 | 4 | 6 |
实施例7 | 4 | 1.5 | 3 | 8 |
实施例8 | 4 | 2 | 3 | 6 |
对比例1 | 4 | 1 | 1.5 | 12 |
表2
电池 | 首次电池比容量(mAh/g) | 放置500天后电池比容量(mAh/g) | 放置500天后电池容量保持率(%) |
实施例1 | 660 | 643 | 97 |
实施例2 | 624 | 595 | 95 |
实施例3 | 617 | 573 | 93 |
实施例4 | 603 | 575 | 95 |
实施例5 | 597 | 562 | 94 |
实施例6 | 642 | 612 | 95 |
实施例7 | 643 | 598 | 93 |
实施例8 | 612 | 555 | 91 |
对比例1 | 581 | 512 | 89 |
表3
电池 | 0.075A时容量(mAh/g) | 0.75A时容量(mAh/g) | 2.25A时容量(mAh/g) |
实施例1 | 660 | 632 | 581 |
实施例2 | 624 | 595 | 544 |
实施例3 | 617 | 582 | 530 |
实施例4 | 603 | 566 | 519 |
实施例5 | 597 | 565 | 513 |
实施例6 | 642 | 613 | 563 |
实施例7 | 643 | 620 | 576 |
实施例8 | 612 | 593 | 560 |
对比例1 | 581 | 561 | 532 |
表4
电池 | 容量(mAh/g) |
实施例1 | 149 |
实施例2 | 131 |
实施例3 | 121 |
实施例4 | 115 |
实施例5 | 110 |
实施例6 | 132 |
实施例7 | 127 |
实施例8 | 118 |
对比例1 | 103 |
表5
电池 | 首次容量(mAh/g) | 500次循环后容量(mAh/g) |
实施例1 | 662 | 613 |
实施例2 | 623 | 555 |
实施例3 | 617 | 537 |
实施例4 | 603 | 558 |
实施例5 | 597 | 527 |
实施例6 | 642 | 554 |
实施例7 | 643 | 550 |
实施例8 | 612 | 551 |
对比例1 | 581 | 475 |
本发明的锂离子电池正极浆料,流变性能更好、稳定性更强、敷料强度好及制备的极片柔韧性好。且制备的电池不仅容量高、倍率性能好和循环性能好,而且自放电性能低,有利于提高电池的综合性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种锂离子电池正极浆料,其特征在于,包括正极活性材料、导电剂、粘结剂、溶剂及分散剂,所述分散剂包括酒石酸盐和柠檬酸盐,所述粘结剂为水系粘结剂;所述正极浆料的pH值为5.5-7;所述酒石酸盐与柠檬酸盐的重量比为0.002-3;所述柠檬酸盐与水系粘结剂的重量比为0.0004-0.67;所述正极活性材料为磷酸铁锂,所述正极活性材料的颗粒粒径为1微米—30微米;所述导电剂为碳黑、乙炔黑、碳纳米管或碳纤维中的一种或几种,当导电剂为颗粒时,所述导电剂的颗粒粒径为10纳米-500纳米。
2.根据权利要求1所述的正极浆料,其特征在于,所述酒石酸盐选自酒石酸钠、酒石酸钾、酒石酸钾钠、酒石酸锑钾或酒石酸氢钠中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的正极浆料 ,其特征在于,以正极活性材料的总量为基准,所述分散剂的重量百份含量为0.001-3%。
4.根据权利要求1所述的正极浆料 ,其特征在于,所述水系粘结剂选自羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素、乙基纤维素、羧甲基乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素或丁苯橡胶中的一种或几种;
所述柠檬酸盐选自柠檬酸钠,柠檬酸钾或柠檬酸铵中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的正极浆料 ,其特征在于,所述溶剂选自水、乙醇、苯或氮甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种或几种。
6.一种锂离子电池正极,其特征在于,所述正极由权利要求1-5任意一项所述的正极浆料涂覆在正极集电体上,经干燥、压延制备得到。
7.一种锂离子电池,其特征在于,包括电池壳体和密封在该电池壳体内的电极组和电解液;所述电极组包括正极、负极、以及位于正极和负极之间的隔膜,其中,所述正极为权利要求6所述的锂离子电池正极。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201010166569.7A CN102237521B (zh) | 2010-04-29 | 2010-04-29 | 一种锂离子电池正极浆料、正极及电池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201010166569.7A CN102237521B (zh) | 2010-04-29 | 2010-04-29 | 一种锂离子电池正极浆料、正极及电池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102237521A CN102237521A (zh) | 2011-11-09 |
CN102237521B true CN102237521B (zh) | 2014-03-12 |
Family
ID=44887938
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201010166569.7A Expired - Fee Related CN102237521B (zh) | 2010-04-29 | 2010-04-29 | 一种锂离子电池正极浆料、正极及电池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102237521B (zh) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103956460B (zh) * | 2014-04-15 | 2016-03-16 | 洛阳月星新能源科技有限公司 | 一种用于提高磷酸铁锂电池循环使用寿命的方法 |
CN106611855A (zh) * | 2015-10-22 | 2017-05-03 | 郑州比克电池有限公司 | 一种聚合物锂离子电池正极浆料及聚合物锂离子电池 |
CN107255787B (zh) * | 2017-06-22 | 2019-06-04 | 山东大学 | 基于信息熵的电池组不一致性综合评价方法及系统 |
CN108550787A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-09-18 | 北京石墨烯研究院 | 锂离子电池正极及包含它的锂离子电池 |
CN109560287B (zh) * | 2018-11-20 | 2021-06-15 | 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 | 一种锂电池集流体及其制备方法 |
CN109560254A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-04-02 | 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 | 一种锂电池电极片及其制备方法 |
CN109546086B (zh) * | 2018-11-29 | 2020-09-29 | 瑞红锂电池材料(苏州)有限公司 | 使用高粘导锂粘结剂的磷酸铁锂正极极片及其制备方法 |
JP7218661B2 (ja) * | 2019-04-16 | 2023-02-07 | トヨタ自動車株式会社 | スラリーの製造方法、活物質層の製造方法、および全固体電池の製造方法 |
CN111129460A (zh) * | 2019-12-21 | 2020-05-08 | 河南电池研究院有限公司 | 锂离子电池正极浆料和锂离子电池 |
CN112436142B (zh) * | 2020-10-23 | 2022-06-17 | 江苏同科蓄电池股份有限公司 | 一种磷酸铁锂电池的正极浆料及其制备方法 |
CN114551783B (zh) * | 2021-09-30 | 2023-08-15 | 万向一二三股份公司 | 一种泡沫铝集流体正极片及其制备方法 |
JP2024518748A (ja) * | 2021-12-24 | 2024-05-02 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | 正極スラリー組成物、それを用いて製造された正極およびリチウム二次電池 |
CN114335541A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-12 | 蜂巢能源科技股份有限公司 | 一种正极浆料及其制备方法和应用 |
JPWO2023188707A1 (zh) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | ||
WO2024099970A1 (en) | 2022-11-09 | 2024-05-16 | Byk-Chemie Gmbh | Dispersant for lithium iron phosphate |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1574425A (zh) * | 2003-06-20 | 2005-02-02 | 三星Sdi株式会社 | 用于锂电池的阳极组合物及使用它的阳极和锂电池 |
CN101047241A (zh) * | 2006-03-28 | 2007-10-03 | 比亚迪股份有限公司 | 锂离子电池正极浆料及正极的制备方法 |
CN101409366A (zh) * | 2008-11-19 | 2009-04-15 | 江苏双登集团有限公司 | 一种凝胶聚合物锂离子电池的制造方法 |
-
2010
- 2010-04-29 CN CN201010166569.7A patent/CN102237521B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1574425A (zh) * | 2003-06-20 | 2005-02-02 | 三星Sdi株式会社 | 用于锂电池的阳极组合物及使用它的阳极和锂电池 |
CN101047241A (zh) * | 2006-03-28 | 2007-10-03 | 比亚迪股份有限公司 | 锂离子电池正极浆料及正极的制备方法 |
CN101409366A (zh) * | 2008-11-19 | 2009-04-15 | 江苏双登集团有限公司 | 一种凝胶聚合物锂离子电池的制造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102237521A (zh) | 2011-11-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102237521B (zh) | 一种锂离子电池正极浆料、正极及电池 | |
Jiang et al. | LiPO2F2 electrolyte additive for high-performance Li-rich cathode material | |
CN102945947B (zh) | 柔性无粘结剂自支撑复合电极的制备方法 | |
CN101207197B (zh) | 锂离子电池正极材料和含有该材料的正极和锂离子电池 | |
CN101752548B (zh) | 导电剂分散液和电极浆料和电极与电池及其制备方法 | |
CN102237527B (zh) | 一种锂离子电池电极材料及浆料和电极、电池 | |
CN101757875B (zh) | 复合分散剂和正极材料组合物与正极及锂离子二次电池 | |
CN102237526A (zh) | 一种锂离子电池负极浆料、负极及电池 | |
Zhong et al. | The polyacrylic latex: an efficient water-soluble binder for LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 cathode in li-ion batteries | |
CN103326027A (zh) | 一种锂离子电池负极及锂离子电池 | |
CN102185126B (zh) | 微米纳米级电极材料的分散方法 | |
Sun et al. | Effect of poly (acrylic acid)/poly (vinyl alcohol) blending binder on electrochemical performance for lithium iron phosphate cathodes | |
CN104681860B (zh) | 一种可快速充放电的高电压锂离子电池及其制备方法 | |
CN101399337B (zh) | 负极活性材料及其制备方法和采用了该材料的负极及电池 | |
CN102064326B (zh) | 锂离子电池正负极材料分散剂 | |
CN104877593A (zh) | 一种锂离子电池负极粘结剂、负极以及电池 | |
CN106299243A (zh) | 一种含复合导电剂的锂离子电池正极极片 | |
CN108550848A (zh) | 富锂碳材料、其制备方法及应用 | |
CN104752683A (zh) | 正极材料用组合物和浆料及制备方法以及正极材料和正极及制作方法以及锂离子电池 | |
CN109860595B (zh) | 一种固态锂电池用复合粘结剂及其制备方法 | |
CN103700848B (zh) | 一种锂离子电池正极材料、正极及电池 | |
CN113451541B (zh) | 一种高电压锂离子正电极极片、电池及其制作方法 | |
CN101207189A (zh) | 一种正极及其制备方法以及锂离子二次电池 | |
CN105990606B (zh) | 一种锂离子电池 | |
CN106684340A (zh) | 一种锂离子电池正极浆料及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140312 Termination date: 20210429 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |