CN104600317B - 一种正极涂布浆料的制作方法及其在锂离子电池中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种正极涂布浆料的制作方法及其在锂离子电池中的应用，包括以下步骤：1)取添加剂用NMP进行溶解，调制成浓度为1％的NMP溶液；2)取PVDF粉末，并添加NMP至搅拌机内，搅拌制备成浓度为10％的透明PVDF溶液待用；3)再往步骤2)所得的透明PVDF溶液中加入超导炭黑，搅拌形成PVDF导电液；4)取97.0kg的正极材料，添加入PVDF导电液中，同时加入步骤1)中配好的1.1kg的NMP溶液，进行搅拌，搅拌容器内抽真空，继续搅拌240min；搅拌后取出浆料，过120目筛网后即得正极涂布浆料。本发明生产周期短、设备操作简单，材料改性针对性强，可选择性广，自由度高。

Description

一种正极涂布浆料的制作方法及其在锂离子电池中的应用
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及到一种正极涂布浆料的制作方法及其在锂离子电池中的应用。
背景技术
通常所说的锂电池(如手机锂电池，笔记本锂电池)属于锂二次电池，是最常见、应用最广泛的是锂离子二次电池，简称锂离子电池。由于锂离子电池具备可反复充放电的性质，且在其工作过程中碳排放为零，因此在日常生活中，特别是大型储能设备如车载用电池中得到广泛应用。另外，由于锂离子电池环保安全及循环使用的特点，在电动工具、电动车、路灯备用电源、大型电力储能设备以及手机、数码相机、笔记本计算机等电子产品中得到广泛应用。2000年以来，锂电池作为一种新型储能设备，正迅速替代全球高达650亿美元的传统电池市场。通常所说的锂电池(如手机锂电池，笔记本锂电池)属于锂二次电池，是最常见、应用最广泛的是锂离子二次电池，简称锂离子电池。由于锂离子电池具备可反复充放电的性质，且在其工作过程中碳排放为零，因此在日常生活中，特别是大型储能设备如车载用电池中得到广泛应用。另外，由于锂离子电池环保安全及循环使用的特点，在电动工具、电动车、路灯备用电源、大型电力储能设备以及手机、数码相机、笔记本计算机等电子产品中得到广泛应用。2000年以来，锂电池作为一种新型储能设备，正迅速替代全球高达650亿美元的传统电池市场。目前全球电动汽车主要分为三大类：混合动力汽车(HEV)、插入式电动汽车(PHEV)和纯电动汽车(EV)，预计2012年起主流汽车制造商将专注于插入式混合动力汽车(PHEV)和电动汽车(EV)而非混合动力汽车(HEV)。这意味着每辆汽车电池的需求急剧增加。2012年，预计全球EV、HEV电池市场将增长76.5％，2015年增长55.5％，而2012-2020的年均增长率将达30.0％。2011年，全球汽车用锂电池市场的销售金额约12亿美元，2012年预计为20亿美元，2013年预计为28亿美元，2015年44亿美元，并在2020年达100亿美元以上。当然，与个人电子消费品不同，汽车用的电池性能要求更高，即更高的能量密度和功率。锂离子电池在结构上主要分为五大部分：正极、负极、电解液、隔膜、外壳与电极引线。电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由钴酸锂(或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等)及铝箔组成的电流收集极。负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成，电池内充有有机电解质溶液。目前的高功率，高能量密度的电池普遍存在高温性能及循环寿命不理想的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而提供一种正极涂布浆料的制作方法及其在锂离子电池中的应用。
本发明是通过如下方式实现的：
一种正极涂布浆料的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)取100g添加剂用10kg的NMP进行溶解，调制成浓度为1％的NMP溶液；所述添加剂为包含酰亚胺类的化合物的脂肪族烃类化合物；
2)取1.5kg的PVDF粉末，并添加13.5kg的NMP至搅拌机内，在搅拌机的搅拌参数为自转1000-2000rpm，公转15-30rpm下搅拌60-120分钟，制备成浓度为10％的透明PVDF溶液待用；
3)再往步骤2)所得的透明PVDF溶液中加入1.5kg的超导碳黑，在搅拌机搅拌参数为自转1000-2000rpm，公转15-30rpm下搅拌60分钟，形成PVDF导电液；
4)取97.0kg的正极材料，添加入PVDF导电液中，同时加入步骤1)中配好的1.1kg的NMP溶液，进行搅拌，搅拌机参数如下：
4.1)公转10-20rpm，搅拌15-30min；
4.2)自转1000-2000rpm，公转15-30rpm，搅拌60-90min；
4.3)自转1500-2500rpm，公转15-30rpm，搅拌90-120min；
4.4)自转2500-3500rpm，公转15-30rpm，搅拌容器内抽真空至-0.08～-0.09Mpa，继续搅拌240min；
搅拌后取出浆料，其测试粘度在3000-6000mPa*s，固含量为74％-77％，过120目筛网后即得正极涂布浆料。
所述正极材料为以下材料的一种：钴酸锂，镍钴锰酸锂，锰酸锂，磷酸亚铁锂。
所述添加剂为双马来酰亚胺。
一种锂离子电池，其特征在于：涂布有所述正极涂布浆料。
本发明优点在于：1)生产周期短，以上方法减少了供应商制作改性原材料的时间。2)设备操作简单，直接选用现有的设备进行操作。3)材料改性针对性强，可选择性广，自由度高。
本发明的电池具备以下特性：1、高能量密度高：传统锂离子电池，能量密度只能做到105-140Wh/Kg，本方法制作的锂离子电池其能量密度可以达到200Wh/Kg；2、长寿命：正极材料在原有的基础上加入特殊的功能添加剂，使正极表面更容易形成保护膜，进一步提升循环性能；3、高低温温性能优异：在高电压4.35V-4.4V/85℃±5℃的体系环境中，产品的循环及储存的容量衰减方面要优于现有4.35V-4.4V体系电池；同时低温性能又与常规现有体系无明显差异。
具体实施方式
详述本发明具体实施方式：
一种正极涂布浆料的制作方法，包括以下步骤：1)取100g添加剂用10kg的NMP进行溶解，调制成浓度为1％的NMP溶液；所述添加剂为包含酰亚胺类的化合物的脂肪族烃类化合物；2)取1.5kg的PVDF粉末，并添加13.5kg的NMP至搅拌机内，在搅拌机的搅拌参数为自转1000-2000rpm，公转15-30rpm下搅拌60-120分钟，制备成浓度为10％的透明PVDF溶液待用；3)再往步骤2)所得的透明PVDF溶液中加入1.5kg的超导碳黑，在搅拌机搅拌参数为自转1000-2000rpm，公转15-30rpm下搅拌60分钟，形成PVDF导电液；4)取97.0kg的正极材料，添加入PVDF导电液中，同时加入步骤1)中配好的1.1kg的NMP溶液，进行搅拌，搅拌机参数如下：
4.1)公转10-20rpm，搅拌15-30min；
4.2)自转1000-2000rpm，公转15-30rpm，搅拌60-90min；
4.3)自转1500-2500rpm，公转15-30rpm，搅拌90-120min；
4.4)自转2500-3500rpm，公转15-30rpm，搅拌容器内抽真空至-0.08～-0.09Mpa，继续搅拌240min；搅拌后取出浆料，其测试粘度在3000-6000mPa*s，固含量为74％-77％，过120目筛网后即得正极涂布浆料。
本发明正极材料为以下材料的一种：钴酸锂，镍钴锰酸锂，锰酸锂，磷酸亚铁锂。
本发明添加剂为双马来酰亚胺。
一种锂离子电池，涂布有所述正极涂布浆料。
对比实验
采用的电池型号为426372PV，容量为2850mAh，采用卷绕式结构。涂布的敷料面密度为：0.2090g/cm2±0.0052(单面)，极片辊压厚度为110-116um，宽度为：62-63mm。
实施例：正极使用本申请的正极涂布浆料，负极使用人造石墨，隔膜为陶瓷涂层隔膜材料。
对比例：正极使用高电压钴酸锂(正常制浆)，负极使用人造石墨，隔膜为陶瓷涂层隔膜材料。
实施例与对比例试验结果见表1。
从表中可以得出结论：本申请的正极涂布浆料能够明显改善电池的高温性能。

Claims (3)

1.一种正极涂布浆料的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)取100g添加剂用10kg的NMP进行溶解，调制成浓度为1％的NMP溶液；所述添加剂为双马来酰亚胺；
2)取1.5kg的PVDF粉末，并添加13.5kg的NMP至搅拌机内，在搅拌机的搅拌参数为自转1000-2000rpm，公转15-30rpm下搅拌60-120分钟，制备成浓度为10％的透明PVDF溶液待用；
3)再往步骤2)所得的透明PVDF溶液中加入1.5kg的超导碳黑，在搅拌机搅拌参数为自转1000-2000rpm，公转15-30rpm下搅拌60分钟，形成PVDF导电液；
4)取97.0kg的正极材料，添加入PVDF导电液中，同时加入步骤1)中配好的1.1kg的NMP溶液，进行搅拌，搅拌机参数如下：
4.1)公转10-20rpm，搅拌15-30min；
4.2)自转1000-2000rpm，公转15-30rpm，搅拌60-90min；
4.3)自转1500-2500rpm，公转15-30rpm，搅拌90-120min；
4.4)自转2500-3500rpm，公转15-30rpm，搅拌容器内抽真空至-0.08～-0.09Mpa，继续搅拌240min；
搅拌后取出浆料，其测试粘度在3000-6000mPa*s，固含量为74％-77％，过120目筛网后即得正极涂布浆料。
2.根据权利要求1所述的一种正极涂布浆料的制作方法，其特征在于：所述正极材料为以下材料的一种：钴酸锂，镍钴锰酸锂，锰酸锂，磷酸亚铁锂。
3.一种锂离子电池，其特征在于：涂布有权利要求1所述正极涂布浆料。
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