CN105470461A - 一种锂离子电池高镍基正极浆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种锂离子电池高镍基正极浆料及其制备方法。所述正极浆料按重量份数计包括高镍正极材料80-98份，粘结剂2-18份，碳纳米纤维1-10份，导电剂为0-10份；所述高镍正极材料的化学式为LiNixM1-xO2，其中0.5≤x≤1，M为Co、Mn、Al、Mg或Cr；粘结剂为改性聚偏氟乙烯粘结剂；溶剂为N-甲基吡咯烷酮，使用量为使得正极浆料的固体含量在40-70%。这种浆料配制避免了浆料在配置过程中出现凝胶现象，提高了锂离子电池的后续性能。

Description

一种锂离子电池高镍基正极浆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种锂离子电池高镍基正极浆料及其制备方法。
背景技术
锂离子电池是以2种不同的能够可逆地插入及脱出锂离子的嵌锂化合物分别作为电池的正极和负极的2次电池体系。充电时，锂离子从正极材料的晶格中脱出，经过电解质后插入到负极材料的晶格中，使得负极富锂，正极贫锂；放电时锂离子从负极材料的晶格中脱出，经过电解质后插入到正极材料的晶格中，使得正极富锂，负极贫锂。这样正负极材料在插入及脱出锂离子时相对于金属锂的电位的差值，就是电池的工作电压。
锂离子电池是性能卓越的新一代绿色高能电池，已成为高新技术发展的重点之一。锂离子电池具有以下特点：高电压、高容量、低消耗、无记忆效应、无公害、体积小、内阻小、自放电少、循环次数多。因其上述特点，锂离子电池已应用到移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等众多民用及军事领域。
目前的锂离子正极浆料的配制过程中，常会出现凝胶现象，导致整个浆料全部或部分呈果冻状，有弹性，流动性变差差，这不仅不利于浆料的配制，还对后续锂离子电池的性能产生了极为不利的影响。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述问题，提供了一种锂离子电池高镍基正极浆料及其制备方法。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种锂离子电池高镍基正极浆料，所述正极浆料按重量份数计包括高镍正极材料80-98份，粘结剂2-18份，碳纳米纤维1-10份，导电剂为0-10份；所述高镍正极材料的化学式为LiNixM1-xO2，其中0.5≤x≤1，M为Co、Mn、Al、Mg或Cr；
粘结剂为改性聚偏氟乙烯粘结剂；
溶剂为N-甲基吡咯烷酮，使用量为使得正极浆料的固体含量在40-70%。
高镍正极材料因具有高容量的优势得到了越来越多的关注，但该材料pH值一般较高，对于环境的适应性较差，材料表面残留有较多的碱性物质，这是的其在空气中易吸水，同时在制浆过程中使得浆料易成果冻状。这样导致对电池性能参差不齐且使用寿命得不到保障。将碳纳米纤维
作为优选，所述正极浆料还包括氢化铝锂0.5-1份。氢化铝锂后可以抑制高镍正极材料对水分的吸收，降低出现凝胶现象。
作为优选，所述正极浆料还包括羧甲基纤维素1-3份。羧甲基纤维素能够抑制聚偏氟乙烯粘结剂吸水后的凝胶化。
作为优选，所述改性聚偏氟乙烯粘结剂接枝有不饱和羧酸，所述不饱和羧酸为不饱和羧酸单体。
作为优选，所述改性聚偏氟乙烯粘结剂的制备过程如下：将PVDF粉末溶于N,N-二甲基甲酰胺溶液中，氮气气氛下加热，加入重量为PVDF10-20wt%的不饱和羧酸有机化合物，持续水浴加热控制在60-80℃之间，0.5h后加入重量为PVDF0.05-0.1%的引发剂BPO进行反应4-8h，反应结束后室温冷却，再将反应物放入无水乙醇中进行沉淀和过滤除去不饱和羧酸有机化合物和杂质，然后进行真空干燥24h后得到改性后的聚偏氟乙烯粘结剂。
一种锂离子电池高镍基正极浆料的制备方法，包括以下步骤：先将粘结剂溶于N-甲基吡咯烷酮中制得胶液，再将碳纳米纤维和导电剂分散加入到胶液中搅拌，搅拌至分散均匀后，再加入高镍正极材料，然后进行抽真空搅拌分散，在整个过程中控制浆料及胶液的温度在25-50℃，最终控制浆料粘度为6000-14000mPa·s。
本发明与现有技术相比，有益效果是：避免了浆料在配置过程中出现凝胶现象，提高了锂离子电池的后续性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
将PVDF粉末溶于N,N-二甲基甲酰胺溶液中，氮气气氛下加热，加入重量为PVDF10-20wt%的不饱和羧酸有机化合物，持续水浴加热控制在60-80℃之间，0.5h后加入重量为PVDF0.05-0.1%的引发剂BPO进行反应4-8h，反应结束后室温冷却，再将反应物放入无水乙醇中进行沉淀和过滤除去不饱和羧酸有机化合物和杂质，然后进行真空干燥24h后得到改性后的聚偏氟乙烯粘结剂。
实施例1：
以下每份为100g。
一种锂离子电池高镍基正极浆料，正极浆料按重量份数计包括高镍正极材料80份，粘结剂18份，碳纳米纤维1份，导电剂为10份，氢化铝锂0.5份，羧甲基纤维素3份；所述高镍正极材料的化学式为LiNixM1-xO2，其中0.5≤x≤1，M为Co、Mn、Al、Mg或Cr；
粘结剂为改性聚偏氟乙烯粘结剂；溶剂为N-甲基吡咯烷酮，使用量为使得正极浆料的固体含量在40%，
改性聚偏氟乙烯粘结剂接枝有不饱和羧酸，所述不饱和羧酸为不饱和羧酸单体。
上述正极浆料的制备方法包括以下步骤：先将粘结剂溶于N-甲基吡咯烷酮中制得胶液，再将碳纳米纤维和导电剂分散加入到胶液中搅拌，搅拌至分散均匀后，再加入高镍正极材料，然后进行抽真空搅拌分散，在整个过程中控制浆料及胶液的温度在25-50℃，最终控制浆料粘度为14000mPa·s。
实施例2：
以下每份为100g。
一种锂离子电池高镍基正极浆料，正极浆料按重量份数计包括高镍正极材料98份，粘结剂2份，碳纳米纤维10份，氢化铝锂1份，羧甲基纤维素1份；所述高镍正极材料的化学式为LiNixM1-xO2，其中0.5≤x≤1，M为Co、Mn、Al、Mg或Cr；
粘结剂为改性聚偏氟乙烯粘结剂；溶剂为N-甲基吡咯烷酮，使用量为使得正极浆料的固体含量在40-70%，
改性聚偏氟乙烯粘结剂接枝有不饱和羧酸，所述不饱和羧酸为不饱和羧酸单体。
上述正极浆料的制备方法包括以下步骤：先将粘结剂溶于N-甲基吡咯烷酮中制得胶液，再将碳纳米纤维和导电剂分散加入到胶液中搅拌，搅拌至分散均匀后，再加入高镍正极材料，然后进行抽真空搅拌分散，在整个过程中控制浆料及胶液的温度在25-50℃，最终控制浆料粘度为14000mPa·s。
实施例3：
以下每份为100g。
一种锂离子电池高镍基正极浆料，正极浆料按重量份数计包括高镍正极材料80-98份，粘结剂8份，碳纳米纤维8份，导电剂为5份，氢化铝锂1份，羧甲基纤维素1份；所述高镍正极材料的化学式为LiNixM1-xO2，其中0.5≤x≤1，M为Co、Mn、Al、Mg或Cr；
粘结剂为改性聚偏氟乙烯粘结剂；溶剂为N-甲基吡咯烷酮，使用量为使得正极浆料的固体含量在40-70%，
改性聚偏氟乙烯粘结剂接枝有不饱和羧酸，所述不饱和羧酸为不饱和羧酸单体。
上述正极浆料的制备方法包括以下步骤：先将粘结剂溶于N-甲基吡咯烷酮中制得胶液，再将碳纳米纤维和导电剂分散加入到胶液中搅拌，搅拌至分散均匀后，再加入高镍正极材料，然后进行抽真空搅拌分散，在整个过程中控制浆料及胶液的温度在25-50℃，最终控制浆料粘度为10000mPa·s。

Claims (6)

1.一种锂离子电池高镍基正极浆料，其特征在于，所述正极浆料按重量份数计包括高镍正极材料80-98份，粘结剂2-18份，碳纳米纤维1-10份，导电剂为0-10份；所述高镍正极材料的化学式为LiNixM1-xO2，其中0.5≤x≤1，M为Co、Mn、Al、Mg或Cr；
粘结剂为改性聚偏氟乙烯粘结剂；
溶剂为N-甲基吡咯烷酮，使用量为使得正极浆料的固体含量在40-70%。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池高镍基正极浆料，其特征在于，所述正极浆料还包括氢化铝锂0.5-1份。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池高镍基正极浆料，其特征在于，所述正极浆料还包括羧甲基纤维素1-3份。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池高镍基正极浆料，其特征在于，所述改性聚偏氟乙烯粘结剂接枝有不饱和羧酸，所述不饱和羧酸为不饱和羧酸单体。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池高镍基正极浆料，其特征在于，所述改性聚偏氟乙烯粘结剂的制备过程如下：将PVDF粉末溶于N,N-二甲基甲酰胺溶液中，氮气气氛下加热，加入重量为PVDF10-20wt%的不饱和羧酸有机化合物，持续水浴加热控制在60-80℃之间，0.5h后加入重量为PVDF0.05-0.1%的引发剂BPO进行反应4-8h，反应结束后室温冷却，再将反应物放入无水乙醇中进行沉淀和过滤除去不饱和羧酸有机化合物和杂质，然后进行真空干燥24h后得到改性后的聚偏氟乙烯粘结剂。
6.一种根据权利要求1所述的一种锂离子电池高镍基正极浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：先将粘结剂溶于N-甲基吡咯烷酮中制得胶液，再将碳纳米纤维和导电剂分散加入到胶液中搅拌，搅拌至分散均匀后，再加入高镍正极材料，然后进行抽真空搅拌分散，在整个过程中控制浆料及胶液的温度在25-50℃，最终控制浆料粘度为6000-14000mPa·s。
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