CN106299376A - 一种高容量高安全性能锂电池正极及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高容量高安全性能锂电池正极及其制备方法，所述正极原料配比按重量计包括：正极活性物质：导电剂：碳酸锂：粘结剂:溶剂=98：0.5‑1.0：0.02‑0.05:0.8‑1.5:50；所述粘结剂的成分按重量份计包括：聚偏氟乙烯5‑8份、松香甘油酯3‑5份、环氧树脂2‑3份、羟甲基纤维素钠0.3‑0.6份。本发明将PVDF复配松香甘油酯、羟甲基纤维素钠和环氧树脂作粘合剂使用，解决目前单独使用PVDF作为粘结剂时，结晶熔融温度高、充放电负荷大、电极粘合剂层易从集电体上部分或全部剥离，负荷特性变差，引起容量劣化等问题。依据本发明的配方制得的锂电池正极具有高容量高安全性能的特点，电池使用寿命大大延长。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种高容量高安全性能锂电池正极及其制备方法。
背景技术
锂电池正极多使用聚偏氟乙烯作为粘结剂，但聚偏氟乙烯为结晶性聚合物，结晶度一般为50%左右，结晶熔融温度在140℃附近，因此在电池通常的使用温度下，单独使用PVDF作为粘结剂，其结晶性使存在电解液体的分子很难流通，充放电负荷增大；在制备电池时的干燥速度等不合适时，PVDF的收缩率与集电体的收缩率差异比较大，含活性物质的涂膜会从集电体上脱离；即使涂布干燥后没问题，但随着时间的迁移，在使用过程中，也会由于电极的内部应力使电极粘合剂层从集电体上部分或全部剥离，负荷特性变差，引起容量劣化。同时，聚偏氟乙烯的价格相对较高，使用其作为正极粘结剂会导致锂电池的生产成本过高。
松香甘油酯，色浅，气味低，抗氧化性和热稳定性好，耐老化，与高分子材料兼容性好（NR，CR，SBR，SIS，EVA等），初粘力好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高容量高安全性能锂电池正极及其制备方法，本发明将PVDF复配松香甘油酯、羟甲基纤维素钠和环氧树脂作粘合剂使用，降低了PVDF的结晶熔融温度，增加了粘结剂的粘性，解决目前单独使用PVDF作为粘结剂时，结晶熔融温度高、充放电负荷大、电极粘合剂层易从集电体上部分或全部剥离，负荷特性变差，引起容量劣化等问题。依据本发明的配方制得的锂电池正极具有高容量高安全性能的特点，电池使用寿命大大延长。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高容量高安全性能锂电池正极，所述正极原料配比按重量计包括：正极活性物质：导电剂：碳酸锂：粘结剂:溶剂=98：0.5-1.0：0.02-0.05:0.8-1.5:50；
所述粘结剂的成分按重量份计包括：聚偏氟乙烯5-8份、松香甘油酯3-5份、环氧树脂2-3份、羟甲基纤维素钠0.3-0.6份；
所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
所述正极活性物质为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂中的一种。
所述导电剂为纳米碳管、碳纤维、石墨粉中的一种。
一种高容量高安全性能锂电池正极的制备方法，具体如下：将正极活性物质、导电剂和碳酸锂混匀，再分别加入粘结剂和溶剂，磁力搅拌5 h，将制得的浆料涂覆在铝箔上，在40-80℃下干燥2-6 h，取出极片，以10 MPa的压力压片，最后用铳子冲为p=14 mm的圆片。
本发明的显著优点：1）本发明将PVDF复配松香甘油酯、羟甲基纤维素钠和环氧树脂作粘合剂使用，降低了PVDF的结晶熔融温度，显著增加了PVDF单独作粘结剂时的粘性，解决目前单独使用PVDF作为粘结剂时，结晶熔融温度高、充放电负荷大、电极粘合剂层易从集电体上部分或全部剥离，负荷特性变差，引起容量劣化等问题。
2）将PVDF和羟甲基纤维素钠混合使用，可以显著降低PVDF的结晶熔融温度，使PVDF的结晶减少甚至消除，显著降低了充放电负荷，同时羟甲基纤维素钠与PVDF、松香甘油酯、环氧树脂复配使用，提高了粘结力和粘结力的持久性。
3）依据本发明的配方制得的锂电池正极具有高容量高安全性能的特点，电池使用寿命大大延长，延长至少2倍以上。
4）粘结剂在电解液中不会溶胀且粘结力持久，显著提高电池的安全性和稳定性。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
一种高容量高安全性能锂电池正极，所述正极原料配比按重量计包括：正极活性物质：导电剂：碳酸锂：粘结剂:溶剂=98：0.5：0.02:0.8:50；
所述粘结剂的成分按重量份计包括：聚偏氟乙烯5份、松香甘油酯3份、环氧树脂2份、羟甲基纤维素钠0.3份；
所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
所述正极活性物质为钴酸锂。
所述导电剂为纳米碳管。
一种高容量高安全性能锂电池正极的制备方法，具体如下：将正极活性物质、导电剂和碳酸锂混匀，再分别加入粘结剂和溶剂，磁力搅拌5 h，将制得的浆料涂覆在铝箔上，在40℃下干燥6h，取出极片，以10 MPa的压力压片，最后用铳子冲为p=14 mm的圆片。
本实施例锂电池的的0.20C首次放电比容量为144.6mAh／g，第30次循环的放电比容量为144.4mAh／g，容量保持率为99.9％，充放电次数高达到985次。
实施例2
一种高容量高安全性能锂电池正极，所述正极原料配比按重量计包括：正极活性物质：导电剂：碳酸锂：粘结剂:溶剂=98：0.8：0.03: 1.0:50；
所述粘结剂的成分按重量份计包括：聚偏氟乙烯6份、松香甘油酯4份、环氧树脂3份、羟甲基纤维素钠0.5份；
所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
所述正极活性物质为锰酸锂。
所述导电剂为碳纤维。
一种高容量高安全性能锂电池正极的制备方法，具体如下：将正极活性物质、导电剂和碳酸锂混匀，再分别加入粘结剂和溶剂，磁力搅拌5 h，将制得的浆料涂覆在铝箔上，在60℃下干燥3h，取出极片，以10 MPa的压力压片，最后用铳子冲为p=14 mm的圆片。
本实施例锂电池的的0.20C首次放电比容量为144.3mAh／g，第30次循环的放电比容量为144.2mAh／g，容量保持率为99.9％，充放电次数高达到956次。
实施例3
一种高容量高安全性能锂电池正极，所述正极原料配比按重量计包括：正极活性物质：导电剂：碳酸锂：粘结剂:溶剂=98：1.0：0.05:1.5:50；
所述粘结剂的成分按重量份计包括：聚偏氟乙烯8份、松香甘油酯5份、环氧树脂3份、羟甲基纤维素钠0.6份；
所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
所述正极活性物质为镍钴锰酸锂。
所述导电剂为石墨粉。
一种高容量高安全性能锂电池正极的制备方法，具体如下：将正极活性物质、导电剂和碳酸锂混匀，再分别加入粘结剂和溶剂，磁力搅拌5 h，将制得的浆料涂覆在铝箔上，在80℃下干燥2 h，取出极片，以10 MPa的压力压片，最后用铳子冲为p=14 mm的圆片。
本实施例锂电池的的0.20C首次放电比容量为145.1mAh／g，第30次循环的放电比容量为144.8mAh／g，容量保持率为99.8％，充放电次数高达到949次。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (4)
1.一种高容量高安全性能锂电池正极，其特征在于：所述正极原料配比按重量计包括：正极活性物质：导电剂：碳酸锂：粘结剂:溶剂=98：0.5-1.0：0.02-0.05:0.8-1.5:50；
所述粘结剂的成分按重量份计包括：聚偏氟乙烯5-8份、松香甘油酯3-5份、环氧树脂2-3份、羟甲基纤维素钠0.3-0.6份；
所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
2.根据权利要求1所述的高容量高安全性能锂电池正极，其特征在于：所述正极活性物质为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂中的一种。
3.根据权利要求1所述的高容量高安全性能锂电池正极，其特征在于：所述导电剂为纳米碳管、碳纤维、石墨粉中的一种。
4.一种如权利要求1所述的高容量高安全性能锂电池正极的制备方法，其特征在于，具体如下：将正极活性物质、导电剂和碳酸锂混匀，再分别加入粘结剂和溶剂，磁力搅拌5 h，将制得的浆料涂覆在铝箔上，在40-80℃下干燥2-6 h，取出极片，以10 MPa的压力压片，最后用铳子冲为p=14 mm的圆片。
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