CN106450337A - 添加剂的应用、电极浆料、添加剂浆料、锂离子电池正极或负极及其制备方法和锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂离子电池技术领域,公开了一种添加剂的应用、电极浆料、添加剂浆料、锂离子电池正极或负极及其制备方法和锂离子电池。其中,具体公开了添加剂在制备锂离子电池正极和/或负极中的应用,所述添加剂为M(OH)a,其中,M为IIA族金属元素、IB族金属元素、IIB族金属元素、IIIB族金属元素、IVB族金属元素、VB族金属元素、VIB族金属元素、VIIB族金属元素、VIII族金属元素、IIIA族金属元素、IVA族金属元素、VA族金属元素、硅和硼中的至少一种元素,a>0。将本发明所述的添加剂用于制备锂离子电池正极和/或负极,能够明显提高由此制备得到的锂离子电池的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域,具体地,涉及一种添加剂在制备锂离子电池正极和/或负极中的应用、一种锂离子电池电极浆料、一种添加剂浆料、一种锂离子电池正极或负极及其制备方法和一种锂离子电池。
背景技术
锂离子电池是新一代的绿色高能电池,具有电压高、能量密度大、寿命长、自放电小、无记忆效应、工作温度范围宽等众多优点,在小型移动能源领域(例如手机、数码相机等)、大型移动能源领域(例如插电式混合动力车、纯电动车等)和固定能源领域(例如储能电站、UPS等),都有着广泛的应用前景。
锂离子电池电压高也意味着在荷电状态下,电池的正、负极具有较大的电势差,也就意味着负极还原性更强,正极氧化性更强,热稳定性更差。特别是对于采用钴酸锂、锂镍钴铝氧、锂镍钴锰氧等高电压正极材料的电池而言,在过充、针刺、挤压等滥用情况下常常会因为热失控引起起火甚至爆炸,存在着严重的安全隐患。
除此之外,与采用不可燃且具有阻燃作用的水做电解液溶剂的传统的铅酸、碱性电池相比,商用锂离子电池通常采用可燃的碳酸酯类有机溶剂做电解液溶剂,或凝胶类聚合物做电解质,在滥用条件下,会进一步扩大安全事故的后果。
现有的锂离子电池的安全隐患阻碍了对锂离子电池的大规模应用,因此,研发一种安全性大幅提高的锂离子电池,具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中锂离子电池安全性低、存在严重安全隐患的缺陷,提供一种添加剂在制备锂离子电池正极和/或负极中的应用、一种锂离子电池电极浆料、一种添加剂浆料、一种锂离子电池正极或负极及其制备方法和一种锂离子电池。
为了实现上述目的,第一方面,本发明提供了一种添加剂在制备锂离子电池正极和/或负极中的应用,所述添加剂为M(OH)a,其中,M为IIA族金属元素、IB族金属元素、IIB族金属元素、IIIB族金属元素、IVB族金属元素、VB族金属元素、VIB族金属元素、VIIB族金属元素、VIII族金属元素、IIIA族金属元素、IVA族金属元素、VA族金属元素、硅和硼中的至少一种元素,a>0。
第二方面,本发明提供了一种锂离子电池电极浆料,所述电极浆料包括活性物质、粘结剂、导电剂、添加剂、溶剂和任选的增稠剂,以所述活性物质的重量为基准,所述添加剂的含量为0.05-42重量%;所述添加剂为M(OH)a,其中,M为IIA族金属元素、IB族金属元素、IIB族金属元素、IIIB族金属元素、IVB族金属元素、VB族金属元素、VIB族金属元素、VIIB族金属元素、VIII族金属元素、IIIA族金属元素、IVA族金属元素、VA族金属元素、硅和硼中的至少一种元素,a>0。
第三方面,本发明提供了一种添加剂浆料,所述添加剂浆料包括粘结剂、添加剂、溶剂和任选的导电剂,以所述添加剂的重量为基准,所述粘结剂以干基计的含量为0.5-11重量%,所述溶剂的含量为90-410重量%,所述导电剂的含量为0-11重量%;所述添加剂为M(OH)a,其中,M为IIA族金属元素、IB族金属元素、IIB族金属元素、IIIB族金属元素、IVB族金属元素、VB族金属元素、VIB族金属元素、VIIB族金属元素、VIII族金属元素、IIIA族金属元素、IVA族金属元素、VA族金属元素、硅和硼中的至少一种元素,a>0。
第四方面,本发明提供了一种锂离子电池正极或负极,所述锂离子电池正极或负极包括集流体及位于集流体上的电极敷料,所述电极敷料含有活性物质、粘结剂、导电剂、添加剂和任选的增稠剂,所述添加剂为M(OH)a,其中,M为IIA族金属元素、IB族金属元素、IIB族金属元素、IIIB族金属元素、IVB族金属元素、VB族金属元素、VIB族金属元素、VIIB族金属元素、VIII族金属元素、IIIA族金属元素、IVA族金属元素、VA族金属元素、硅和硼中的至少一种元素,a>0。
第五方面,本发明提供了一种制备锂离子电池正极或负极的方法,所述方法包括:将本发明所述的锂离子电池电极浆料涂覆在集流体上,烘干;或者包括:
(1)将本发明所述的添加剂浆料涂覆在集流体上,烘干,得到添加剂涂覆的集流体;
(2)配制活性物质浆料,所述活性物质浆料包括活性物质、粘结剂、导电剂、溶剂和任选的增稠剂,然后将所述活性物质浆料涂覆在步骤(1)得到的添加剂涂覆的集流体上,烘干;或者包括:
(1)配制活性物质浆料,所述活性物质浆料包括活性物质、粘结剂、导电剂、溶剂和任选的增稠剂,然后将所述活性物质浆料涂覆在集流体上,烘干,得到电极极片;
(2)将本发明所述的添加剂浆料涂覆在步骤(1)得到的电极极片上,烘干。
第六方面,本发明提供了本发明上述的方法制备得到的锂离子电池正极或负极。
第七方面,本发明提供了一种锂离子电池,所述锂离子电池包括电池壳体以及位于电池壳体内部的电芯组件和电解液,所述电芯组件包括正极、负极和隔膜,且所述正极为本发明所述的锂离子电池正极,和/或所述负极为本发明所述的锂离子电池负极。
本发明的发明人在研究中创造性发现,将本发明所述的添加剂用于制备锂离子电池正极和/或负极,能够明显提高由此制备得到的锂离子电池的安全性。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面,本发明提供了一种添加剂在制备锂离子电池正极和/或负极中的应用,所述添加剂为M(OH)a,其中,M为IIA族金属元素、IB族金属元素、IIB族金属元素、IIIB族金属元素、IVB族金属元素、VB族金属元素、VIB族金属元素、VIIB族金属元素、VIII族金属元素、IIIA族金属元素、IVA族金属元素、VA族金属元素、硅和硼中的至少一种元素,a>0。
其中,本领域技术人员应该理解的是,M(OH)a中,a的选择符合相应物质的化学计量比原则。
本发明的应用中,优选情况下,添加剂中,所述IIA族金属元素为Be和/或Mg,所述IB族金属元素为Cu,所述IIB族金属元素为Zn,所述IIIB族金属元素为Y、Sc、La、Ce、Nd、Sm、Gd和Er中的至少一种,所述IVB族金属元素为Ti和/或Zr,所述VB族金属元素为V和/或Nb,所述VIB族金属元素为Cr和/或Mo,所述VIIB族金属元素为Mn,所述VIII族金属元素为Fe、Co和Ni中的至少一种,所述IIIA族金属元素为Al,所述IVA族金属元素为Sn,所述VA族金属元素为Bi和/或Sb。
本发明的应用中,添加剂可以为前述各种氢氧化物中一种或多种,可以是晶态,也可以是非晶态。为了进一步提高制备得到的锂离子电池的安全性,优选地,添加剂为氢氧化铝、原硅酸和氢氧化钛中的至少一种。
本发明的应用中,在制备锂离子电池正极和/或负极的方法中,对于前述添加剂的具体应用方式或引入方式没有特别的限定,只要在制备锂离子电池正极和/或负极的过程中应用了本发明所述的添加剂即属于该相应添加剂在制备锂离子电池正极和/或负极中的应用。其中,优选情况下,在正极或负极中,以电极敷料的干重为基准,添加剂的含量为0.05-25重量%,鉴于电池能量密度和电池综合性能考虑,进一步优选为2-14重量%,更优选为5-9重量%。本领域技术人员应该理解的是,电极敷料的干重是指涂覆在集流体上的所有浆料烘干后得到的物质的重量。
本发明的应用中,对于添加剂的单个颗粒或团聚体尺寸没有特别要求,但从便于分散的角度来说,添加剂的尺寸优选为300微米以下,更优选为30微米以下。
第二方面,本发明提供了一种锂离子电池电极浆料,所述电极浆料包括活性物质、粘结剂、导电剂、添加剂、溶剂和任选的增稠剂,以所述活性物质的重量为基准,所述添加剂的含量为0.05-42重量%;所述添加剂为M(OH)a,其中,M为IIA族金属元素、IB族金属元素、IIB族金属元素、IIIB族金属元素、IVB族金属元素、VB族金属元素、VIB族金属元素、VIIB族金属元素、VIII族金属元素、IIIA族金属元素、IVA族金属元素、VA族金属元素、硅和硼中的至少一种元素,a>0。
优选地,以所述活性物质的重量为基准,所述添加剂的含量为2-18重量%,进一步优选为6-11重量%。
本发明的锂离子电池电极浆料中,优选情况下,添加剂中,所述IIA族金属元素为Be和/或Mg,所述IB族金属元素为Cu,所述IIB族金属元素为Zn,所述IIIB族金属元素为Y、Sc、La、Ce、Nd、Sm、Gd和Er中的至少一种,所述IVB族金属元素为Ti和/或Zr,所述VB族金属元素为V和/或Nb,所述VIB族金属元素为Cr和/或Mo,所述VIIB族金属元素为Mn,所述VIII族金属元素为Fe、Co和Ni中的至少一种,所述IIIA族金属元素为Al,所述IVA族金属元素为Sn,所述VA族金属元素为Bi和/或Sb。
本发明的锂离子电池电极浆料中,为了进一步提高制备得到的锂离子电池的安全性,优选地,所述添加剂为氢氧化铝、原硅酸和氢氧化钛中的至少一种。
本发明的锂离子电池电极浆料中,对于添加剂的单个颗粒或团聚体尺寸没有特别要求,但从便于分散的角度来说,添加剂的尺寸优选为300微米以下,更优选为30微米以下。
其中,本领域技术人员应该理解的是,本发明所述的锂离子电池电极浆料可以为锂离子电池正极浆料,也可以为锂离子电池负极浆料。在锂离子电池正极浆料或锂离子电池负极浆料中,对于活性物质、粘结剂、导电剂、溶剂和增稠剂的种类选择和用量没有特别的限定,可以分别为本领域相应组分的常规的种类选择和用量,出于电池能量密度和电池综合性能的考虑,优选情况下,以所述活性物质的重量为基准,所述粘结剂以干基计的含量为0.5-5.5重量%,所述导电剂的含量为0.5-5.5重量%,所述溶剂的含量为50-210重量%,所述增稠剂的含量为0-3重量%。增稠剂一般在锂离子电池正极浆料中不使用,而在锂离子电池负极浆料中使用,以活性物质的重量为基准,含量为0.5-3重量%。
锂离子电池正极浆料中,对于正极活性物质没有特别的选择,可以为本领域常规使用的各种正极活性物质,优选情况下,正极活性物质为钴酸锂、锂镍氧、锂镍钴氧、锂镍钴铝氧、锂镍钴锰氧、锂镍锰氧、锰酸锂、钒酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁镍锂、磷酸锰铁钴锂、磷酸锰铁镍钴锂、磷酸钒锂和硅酸铁锂中的至少一种。
锂离子电池负极浆料中,对于负极活性物质没有特别的选择,可以为本领域常规使用的各种负极活性物质,优选情况下,负极活性物质为石墨、钛酸锂、硅、硬碳、锡和氧化锡中的至少一种。
锂离子电池正极浆料和锂离子电池负极浆料中,对于粘结剂没有特别的选择,可以为本领域常规使用的各种粘结剂,优选情况下,粘结剂为聚丙烯酰胺、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、纤维素基聚合物、聚乙烯醇、聚烯烃、氟化橡胶和聚胺酯中的至少一种,纤维素基聚合物可以选自甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羟丙基乙基纤维素中的一种或几种。前述粘结剂为聚合物时,各聚合物的数均分子量一般为30-150万。
锂离子电池正极浆料和锂离子电池负极浆料中,对于导电剂没有特别的选择,可以为本领域常规使用的各种导电剂,优选情况下,导电剂为科琴黑、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维(VGCF)、微晶石墨和导电碳黑(Super-P)中的至少一种。
对于溶剂没有特别的选择,可以为本领域常规使用的各种溶剂,优选情况下,溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)、去离子水、四氢呋喃、二甲基亚砜、乙醇和异丙醇中的至少一种。其中,进一步优选地,在锂离子电池正极浆料中,溶剂为N-甲基吡咯烷酮;在锂离子电池负极浆料中,溶剂为去离子水和/或N-甲基吡咯烷酮。
其中,增稠剂多应用于锂离子电池负极浆料中,在锂离子电池正极浆料中是否添加增稠剂可以根据实际应用情况进行选择,具体选择为本领域技术人员所熟知,优选情况下,增稠剂为羧甲基纤维素钠(CMC)、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的至少一种。
其中,对于本发明的锂离子电池电极浆料的制备方法,没有特别的限定,可以为本领域常用的各种方法,只要能够将含有前述组分的浆料混合均匀即可,例如,含有活性物质、粘结剂、导电剂、添加剂、溶剂和任选的增稠剂的浆料可以通过先将粘结剂和溶剂混合,得到混合液,然后将活性物质、导电剂、添加剂和任选的增稠剂与混合液进行混合,或者可以通过将增稠剂或粘结剂和溶剂混合,得到混合液,然后将活性物质、导电剂、添加剂和粘结剂或增稠剂与混合液进行混合。
第三方面,本发明提供了一种添加剂浆料,所述添加剂浆料包括粘结剂、添加剂、溶剂和任选的导电剂,以所述添加剂的重量为基准,所述粘结剂以干基计的含量为0.5-11重量%,所述溶剂的含量为90-410重量%,所述导电剂的含量为0-11重量%;所述添加剂为M(OH)a,其中,M为IIA族金属元素、IB族金属元素、IIB族金属元素、IIIB族金属元素、IVB族金属元素、VB族金属元素、VIB族金属元素、VIIB族金属元素、VIII族金属元素、IIIA族金属元素、IVA族金属元素、VA族金属元素、硅和硼中的至少一种元素,a>0。
本发明的添加剂浆料中,优选情况下,添加剂中,所述IIA族金属元素为Be和/或Mg,所述IB族金属元素为Cu,所述IIB族金属元素为Zn,所述IIIB族金属元素为Y、Sc、La、Ce、Nd、Sm、Gd和Er中的至少一种,所述IVB族金属元素为Ti和/或Zr,所述VB族金属元素为V和/或Nb,所述VIB族金属元素为Cr和/或Mo,所述VIIB族金属元素为Mn,所述VIII族金属元素为Fe、Co和Ni中的至少一种,所述IIIA族金属元素为Al,所述IVA族金属元素为Sn,所述VA族金属元素为Bi和/或Sb。
本发明的添加剂浆料中,为了进一步提高制备得到的锂离子电池的安全性,优选地,添加剂为氢氧化铝、原硅酸和氢氧化钛中的至少一种。
本发明的添加剂浆料中,对于添加剂的单个颗粒或团聚体尺寸没有特别要求,但从便于分散的角度来说,添加剂的尺寸优选为300微米以下,更优选为30微米以下。
在添加剂浆料中,对于粘结剂、溶剂和任选的导电剂的种类选择没有特别的限定,可以分别为本领域相应组分的常规的种类选择,优选情况下,粘结剂为聚丙烯酰胺、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、纤维素基聚合物、聚乙烯醇、聚烯烃、氟化橡胶和聚胺酯中的至少一种,纤维素基聚合物可以选自甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羟丙基乙基纤维素中的一种或几种。前述粘结剂为聚合物时,各聚合物的数均分子量一般为30-150万。
添加剂浆料中,优选情况下,溶剂为N-甲基吡咯烷酮、去离子水、四氢呋喃、二甲基亚砜、乙醇和异丙醇中的至少一种。其中,进一步优选地,溶剂为N-甲基吡咯烷酮和/或去离子水。
添加剂浆料中,加入导电剂可以用来提高涂层的导电性,优选情况下,导电剂为科琴黑、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、微晶石墨和导电碳黑中的至少一种。
其中,对于本发明的添加剂浆料的制备方法,没有特别的限定,可以为本领域常用的各种方法,只要能够将含有前述组分的浆料混合均匀即可,例如,含有粘结剂、添加剂、溶剂和任选的导电剂的浆料可以通过先将粘结剂和溶剂混合,得到混合液,然后将添加剂、任选的导电剂与混合液进行混合。
第四方面,本发明提供了一种锂离子电池正极或负极,所述锂离子电池正极或负极包括集流体及位于集流体上的电极敷料,所述电极敷料含有活性物质、粘结剂、导电剂、添加剂和任选的增稠剂,所述添加剂为M(OH)a,其中,M为IIA族金属元素、IB族金属元素、IIB族金属元素、IIIB族金属元素、IVB族金属元素、VB族金属元素、VIB族金属元素、VIIB族金属元素、VIII族金属元素、IIIA族金属元素、IVA族金属元素、VA族金属元素、硅和硼中的至少一种元素,a>0。
本发明的锂离子电池正极或负极中,优选情况下,添加剂中,所述IIA族金属元素为Be和/或Mg,所述IB族金属元素为Cu,所述IIB族金属元素为Zn,所述IIIB族金属元素为Y、Sc、La、Ce、Nd、Sm、Gd和Er中的至少一种,所述IVB族金属元素为Ti和/或Zr,所述VB族金属元素为V和/或Nb,所述VIB族金属元素为Cr和/或Mo,所述VIIB族金属元素为Mn,所述VIII族金属元素为Fe、Co和Ni中的至少一种,所述IIIA族金属元素为Al,所述IVA族金属元素为Sn,所述VA族金属元素为Bi和/或Sb。
本发明的锂离子电池正极或负极中,为了进一步提高制备得到的锂离子电池的安全性,优选地,所述添加剂为氢氧化铝、原硅酸和氢氧化钛中的至少一种。
本发明的锂离子电池正极或负极中,对于活性物质没有特别的选择,可以为本领域常规使用的各种活性物质,优选情况下,所述活性物质为正极活性物质或负极活性物质,所述正极活性物质为钴酸锂、锂镍氧、锂镍钴氧、锂镍钴铝氧、锂镍钴锰氧、锂镍锰氧、锰酸锂、钒酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁镍锂、磷酸锰铁钴锂、磷酸锰铁镍钴锂、磷酸钒锂和硅酸铁锂中的至少一种,所述负极活性物质为石墨、钛酸锂、硅、硬碳、锡和氧化锡中的至少一种。
本发明的锂离子电池正极或负极中,对于粘结剂没有特别的选择,可以为本领域常规使用的各种粘结剂,优选情况下,粘结剂为聚丙烯酰胺、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、纤维素基聚合物、聚乙烯醇、聚烯烃、氟化橡胶和聚胺酯中的至少一种。
本发明的锂离子电池正极或负极中,对于导电剂没有特别的选择,可以为本领域常规使用的各种导电剂,优选情况下,导电剂为科琴黑、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、微晶石墨和导电碳黑中的至少一种。
本发明的锂离子电池正极或负极中,如前所述,锂离子电池负极中一般含有增稠剂,优选情况下,增稠剂为羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的至少一种。
本发明的锂离子电池正极或负极中,为了进一步提高制备得到的锂离子电池的安全性同时兼顾电池能量密度和电池综合性能,优选地,以电极敷料的干重为基准,所述添加剂的含量为0.05-25重量%,进一步优选为2-14重量%,更进一步优选为5-9重量%。
第五方面,本发明提供了一种制备锂离子电池正极或负极的方法,所述方法包括:将本发明所述的锂离子电池电极浆料涂覆在集流体上,烘干;或者包括:
(1)将本发明所述的添加剂浆料涂覆在集流体上,烘干,得到添加剂涂覆的集流体;
(2)配制活性物质浆料,所述活性物质浆料包括活性物质、粘结剂、导电剂、溶剂和任选的增稠剂,然后将所述活性物质浆料涂覆在步骤(1)得到的添加剂涂覆的集流体上,烘干;或者包括:
(1)配制活性物质浆料,所述活性物质浆料包括活性物质、粘结剂、导电剂、溶剂和任选的增稠剂,然后将所述活性物质浆料涂覆在集流体上,烘干,得到电极极片;
(2)将本发明所述的添加剂浆料涂覆在步骤(1)得到的电极极片上,烘干。
其中,锂离子电池正极中,对于集流体没有特别的限定,可以为本领域常用的各种正极集流体,例如正极集流体可以为铝箔。
其中,锂离子电池负极中,对于集流体没有特别的限定,可以为本领域常用的各种负极集流体,例如负极集流体可以为铜箔。
其中,对于各步骤中涂覆的方法没有特别的限定,可以为本领域常用的各种方法,此为本领域技术人所熟知,在此不再赘述。
其中,优选情况下,用于锂离子电池正极的活性物质浆料中,所述浆料包括正极活性物质、粘结剂、导电剂和溶剂,以所述活性物质的重量为基准,所述粘结剂以干基计的含量为0.5-5.5重量%,所述导电剂的含量为0.5-5.5重量%,所述溶剂的含量为50-210重量%。
优选情况下,用于锂离子电池负极的活性物质浆料中,所述浆料包括负极活性物质、粘结剂、导电剂、溶剂和增稠剂,以所述活性物质的重量为基准,所述粘结剂以干基计的含量为0.5-5.5重量%,所述导电剂的含量为0.5-5.5重量%,所述增稠剂含量为0.5-3重量%,所述溶剂的含量为50-210重量%。
其中,前述各种正极活性物质、负极活性物质、粘结剂、导电剂、溶剂和增稠剂的具体种类选择,均可参见前文相应内容,在此不再赘述。且本领域技术人员应该理解的是,在制备锂离子电池正极或负极时,使用各自对应的集流体和活性物质浆料。
其中,对于烘干的方法没有特别的限定,可以为本领域常用的各种方法,优选情况下,烘干的条件包括:温度为80-180℃。
第六方面,本发明提供了所述方法制备得到的锂离子电池正极或负极。
第七方面,本发明提供了一种锂离子电池,所述锂离子电池包括电池壳体以及位于电池壳体内部的电芯组件和电解液,所述电芯组件包括正极、负极和隔膜,且所述正极为本发明所述的锂离子电池正极,和/或所述负极为本发明所述的锂离子电池负极。
本发明的锂离子电池中,本领域技术人员应该理解的是,正极和负极中的至少一个电极为添加有本发明所述添加剂后制备得到的正极或负极,即,正极为本发明所述的锂离子电池正极,或者负极为本发明所述的锂离子电池负极,或者,正极和负极同时分别为本发明所述的锂离子电池正极和负极。
本发明的锂离子电池中,形成锂离子电池的隔膜和电解液可以为本领域常规使用的隔膜和非水电解液。
其中,隔膜设置于正极和负极之间,它具有电绝缘性能和液体保持性能,并使电芯组件和非水电解液一起容纳在电池壳中。隔膜可以为本领域常用的各种隔膜,如高分子聚合物微孔薄膜,包括聚丙稀微孔薄膜和聚丙稀与聚乙烯的多层复合微孔薄膜。隔膜的位置、性质和种类为本领域技术人员所熟知,在此不再赘述。
其中,非水电解液为电解质锂盐和非水溶剂的混合溶液,对它没有特别限定,可以使用本领域常规的非水电解液。比如电解质锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF6)、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、卤化锂、氯铝酸锂及氟烃基磺酸锂中的一种或几种。非水溶剂选用链状酸酯和环状酸酯混合溶液,其中链状酸酯可以为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC)以及其它含氟、含硫或含不饱和键的链状有机酯类中的至少一种,环状酸酯可以为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、γ-丁内酯(γ-BL)、磺内酯以及其它含氟、含硫或含不饱和键的环状有机酯类中的至少一种。电解液的注入量一般为5-8克/安时,电解液的浓度一般为0.8-1.2摩尔/升。
本发明的锂离子电池中,对于电池壳体没有特别的限定,可以为本领域常用的各种电池壳体,此为本领域技术人员所熟知,在此不再赘述。
本发明的锂离子电池中,制备电池的方法为本领域的常用方法,一般来说,将正极和负极与隔膜构成一个电芯组件,将得到的电芯组件和非水电解液密封在电池壳中,即可得到锂离子电池。具体方法为本领域技术人员所熟知,在此不再赘述。
实施例
以下将通过实施例对本发明进行详细描述,但并不因此限制本发明,如无特别说明,所用的材料均可通过商购获得,所用的方法均为本领域的常规方法。
锂镍钴锰氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2购自上海杉杉科技有限公司。
钴酸锂LiCoO2购自天津巴莫科技股份有限公司。
锂镍钴铝氧LiNi0.8Co0.15Al0.05O2购自日本户田工业株式会社。
Pvdf粘结剂HSV900购自法国阿科玛公司。
PTFE乳液粘结剂D210固含量为60%,购自日本大金工业株式会社。
导电剂Super-P购自瑞士特密高公司。
天然石墨购自深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司。
增稠剂CMC购自日本第一工业制药株式会社。
丁苯橡胶乳胶粘结剂固含量为50%,购自日本瑞翁株式会社。
氢氧化铝的制备方法包括:将37.5kg九水硝酸铝溶解在100kg去离子水中,制得硝酸铝溶液,在搅拌条件下,向硝酸铝溶液中逐步加入质量分数为25%的氨水,直至反应体系pH值为7.3,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化铝沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的硝酸铵,最后通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化铝(Al(OH)3)颗粒,测得其中粒径D50为120nm。
氢氧化硅的制备方法包括:将21.2kg五水偏硅酸钠加入200kg去离子水中搅拌溶解,得到偏硅酸钠溶液。在280rpm强力搅拌下,向偏硅酸钠溶液中快速加入15重量%的稀硝酸,直至反应体系pH值为7.3,反应结束后得到原硅酸(氢氧化硅)沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的硝酸钠,并用异丙醇置换水,最后通过喷雾干燥得到干燥的原硅酸(Si(OH)4)粉末,测得其中粒径D50为100nm。
氢氧化钛的制备方法包括:将16kg氢氧化钠加入200kg去离子水中溶解,得到氢氧化钠溶液,在0℃水浴、300rpm强力搅拌的条件下,将19kg四氯化钛液体缓慢加入氢氧化钠溶液中,控制加四氯化钛时间为2小时,反应结束后得到氢氧化钛沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的氯化钠,并加入异丙醇置换水,最后通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化钛(Ti(OH)4)颗粒,测得其中粒径D50为60nm。
氢氧化钇的制备方法包括:将38.3kg六水硝酸钇溶解在100kg去离子水中,制得硝酸钇溶液,在搅拌条件下,向硝酸钇溶液中逐步加入质量分数为25%的氨水,直至反应体系pH值为7.3,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化钇沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的硝酸铵,最后通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化钇(Y(OH)3)颗粒,测得其中粒径D50为130nm。
氢氧化钪的制备方法包括:将33.9kg六水硝酸钪溶解在100kg去离子水中,制得硝酸钪溶液,在搅拌条件下,向硝酸钪溶液中逐步加入质量分数为25%的氨水,直至反应体系pH值为7.3,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化钪沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的硝酸铵,最后通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化钪(Sc(OH)3)颗粒,测得其中粒径D50为150nm。
氢氧化锆的制备方法包括:将16kg氢氧化钠加入200kg去离子水中溶解,得到氢氧化钠溶液,在0℃水浴、320rpm强力搅拌的条件下,将23.3kg四氯化锆粉末缓慢加入氢氧化钠溶液中,控制加四氯化锆粉末时间为2小时,反应结束后得到氢氧化锆沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的氯化钠,并加入异丙醇置换水,最后通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化锆(Zr(OH)4)颗粒,测得其中粒径D50为230nm。
氢氧化钒的制备方法包括:将12kg氢氧化钠加入200kg去离子水中溶解,得到氢氧化钠溶液,在0℃水浴、氮气保护、350rpm强力搅拌的条件下,将15.7kg三氯化钒粉末缓慢加入氢氧化钠溶液中,控制加三氯化钒粉末时间为2小时,反应结束后得到氢氧化钒沉淀。在氮气保护下,将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的氯化钠,并加入异丙醇置换水,最后通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化钒(V(OH)3)颗粒,测得其中粒径D50为360nm。
氢氧化镧的制备方法包括:将43.3kg六水硝酸镧溶解在200kg去离子水中,制得硝酸镧溶液,在搅拌条件下,向硝酸镧溶液中逐步加入质量分数为25%的氨水,直至反应体系pH值为7.3,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化镧沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的硝酸铵,最后通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化镧(La(OH)3)颗粒,测得其中粒径D50为390nm。
氢氧化铈的制备方法包括:将43.4kg六水硝酸铈溶解在150kg去离子水中,制得硝酸铈溶液,在搅拌条件下,向硝酸铈溶液中逐步加入质量分数为25%的氨水,直至反应体系pH值为7.3,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化铈沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的硝酸铵,最后通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化铈(Ce(OH)3)颗粒,测得其中粒径D50为680nm。
氢氧化钕的制备方法包括:将43.8kg六水硝酸钕溶解在150kg去离子水中,制得硝酸钕溶液,在搅拌条件下,向硝酸钕溶液中逐步加入质量分数为25%的氨水,直至反应体系pH值为7.3,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化钕沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的硝酸铵,最后通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化钕(Nd(OH)3)颗粒,测得其中粒径D50为600nm。
氢氧化钐的制备方法包括:将44.4kg六水硝酸钐溶解在150kg去离子水中,制得硝酸钐溶液,在搅拌条件下,向硝酸钐溶液中逐步加入质量分数为25%的氨水,直至反应体系pH值为7.3,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化钐沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的硝酸铵,最后通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化钐(Sm(OH)3)颗粒,测得其中粒径D50为510nm。
氢氧化钆的制备方法包括:将45.1kg六水硝酸钆溶解在150kg去离子水中,制得硝酸钆溶液,在搅拌条件下,向硝酸钆溶液中逐步加入质量分数为25%的氨水,直至反应体系pH值为7.3,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化钆沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的硝酸铵,最后通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化钆(Gd(OH)3)颗粒,测得其中粒径D50为450nm。
氢氧化铒的制备方法包括:将44.3kg五水硝酸铒溶解在150kg去离子水中,制得硝酸铒溶液,在搅拌条件下,向硝酸铒溶液中逐步加入质量分数为25%的氨水,直至反应体系pH值为7.3,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化铒沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的硝酸铵,最后通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化铒(Er(OH)3)颗粒,测得其中粒径D50为220nm。
氢氧化铌的制备方法包括:将9.29kg金属铌溶解于由32kg质量分数为65%的浓硝酸和50kg质量分数为40%的氢氟酸组成的混合溶液中,制得铌液,在搅拌条件下,向铌液中逐步加入质量分数为25%的氨水,直至反应体系pH值为7.3,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化铌沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的硝酸和氢氟酸,再通过喷雾干燥将游离水去除,最终得到干燥的中粒径D50为1.1μm的氢氧化铌(Nb(OH)5)粉末。
氢氧化铬的制备方法包括:将40.0kg九水硝酸铬溶解在150kg去离子水中,制得硝酸铬溶液,在搅拌条件下,向硝酸铬溶液中逐步加入质量分数为25%的氨水,直至反应体系pH值为7.3,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化铬沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的硝酸铵,最后通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化铬(Cr(OH)3)颗粒,测得其中粒径D50为100nm。
氢氧化钼的制备方法包括:在搅拌条件下,将25.6kg三水三氯化钼溶解在250kg无水乙醇中,得到澄清溶液,在搅拌条件下,向该澄清溶液中逐步加入21.5kg质量分数为25%的氨水,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化钼沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的氯化铵,并用异丙醇置换水,最后通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化钼(Mo(OH)3)颗粒,测得其中粒径D50为190nm。
氢氧化亚锰的制备方法包括:将35.8kg的50重量%硝酸亚锰水溶液用150kg去离子水稀释,制得硝酸亚锰溶液,在搅拌及氮气保护的条件下,向硝酸亚锰溶液中逐步加入质量分数为25%的氨水,直至反应体系pH值为7.3,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化亚锰沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的硝酸铵,并通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化亚锰(Mn(OH)2)粉末,测得其中粒径D50为840nm。
氢氧化铁的制备方法包括:将40.4kg九水硝酸铁用150kg去离子水溶解,制得硝酸铁溶液,在260rpm强力搅拌的条件下,向硝酸铁溶液中快速加入质量分数为25%的氨水,直至反应体系pH值为11,反应结束后得到沉淀。将该沉淀用去离子水快速洗涤以去除其中的硝酸铵和氨水,并用异丙醇置换水,通过喷雾干燥得到氢氧化铁(Fe(OH)3)粉末,测得其中粒径D50为190nm。
氢氧化钴的制备方法包括:将29.1kg六水硝酸亚钴用150kg去离子水溶解,制得硝酸亚钴溶液,在搅拌及氮气保护的条件下,向硝酸亚钴溶液中逐步加入质量分数为25%的氨水,直至反应体系pH值为7.3,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化亚钴沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的硝酸铵,并通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化亚钴(Co(OH)2)粉末,测得其中粒径D50为640nm。
氢氧化镍的制备方法包括:将29.1kg六水硝酸亚镍用150kg去离子水溶解,制得硝酸亚镍溶液,在搅拌及氮气保护的条件下,向硝酸亚镍溶液中逐步加入质量分数为25%的氨水,直至反应体系pH值为7.3,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化亚镍沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的硝酸铵,并通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化亚镍(Ni(OH)2),测得其中粒径D50为550nm。
氢氧化锡的制备方法包括:将35.1kg五水四氯化锡溶解在200kg无水乙醇中,得到澄清溶液,在搅拌条件下,向该澄清溶液中逐步加入28.6kg质量分数为25%的氨水,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化锡沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的氯化铵,并用异丙醇置换水,最后通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化锡(Sn(OH)4)颗粒,测得其中粒径D50为80nm。
氢氧化铋的制备方法包括:将48.5kg五水硝酸铋加入质量分数为2%的200kg稀硝酸水溶液中溶解,制得硝酸铋溶液,在320rpm强力搅拌条件下,将硝酸铋溶液快速加入至26kg质量分数为25%的氨水中,反应结束后得到氢氧化铋沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的硝酸铵和氨水,并通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化铋(Bi(OH)3),测得其中粒径D50为3.7μm。
氢氧化锑的制备方法包括:在搅拌条件下,将22.8kg三氯化锑溶解在250kg无水乙醇中,得到澄清溶液,在搅拌条件下,向该澄清溶液中逐步加入21.5kg质量分数为25%的氨水,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化锑沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的氯化铵,并用异丙醇置换水,最后通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化锑(Sb(OH)3)颗粒,测得其中粒径D50为80nm。
氢氧化硼按如下方法制备:将6.18kg硼酸加入150kg去离子水中溶解,制得硼酸溶液,将该溶液喷雾干燥得到干燥的硼酸(B(OH)3)粉末,测得其中粒径D50为12.4μm。
氢氧化铍的制备方法包括:将18.7kg三水硝酸铍用100kg去离子水溶解,制得硝酸铍溶液,在搅拌条件下,向硝酸铍溶液中逐步加入质量分数为25%的氨水,直至反应体系pH值为7.3,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化铍沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的硝酸铵,并通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化铍(Be(OH)2),测得其中粒径D50为3.5μm。
氢氧化镁的制备方法包括:将25.6kg六水硝酸镁用100kg去离子水溶解,制得硝酸镁溶液,在搅拌条件下,向硝酸镁溶液中逐步加入质量分数为25%的氨水,直至反应体系pH值为7.3,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化镁沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的硝酸铵,并通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化镁(Mg(OH)2),测得其中粒径D50为2.8μm。
氢氧化铜的制备方法包括:将24.2kg三水硝酸铜用100kg去离子水溶解,制得硝酸铜溶液,在搅拌条件下,向硝酸铜溶液中逐步加入质量分数为25%的氨水,直至反应体系pH值为7.3,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化铜沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的硝酸铵,并通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化铜(Cu(OH)2),测得其中粒径D50为3.2μm。
氢氧化锌的制备方法包括:将29.7kg六水硝酸锌用100kg去离子水溶解,制得硝酸锌溶液,在搅拌条件下,向硝酸锌溶液中逐步加入质量分数为25%的氨水,直至反应体系pH值为7.3,控制加氨水时间为2小时,反应结束后得到氢氧化锌沉淀。将该沉淀用去离子水洗涤以去除其中的硝酸铵,并通过喷雾干燥得到干燥的氢氧化锌(Zn(OH)2),测得其中粒径D50为3.9μm。
实施例1
(1)电池正极极片制备
将21750g锂镍钴锰氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料、750g粘结剂HSV900、750g导电剂Super-P和1750g氢氧化铝(Al(OH)3)粉末添加剂混合,具体方法为:先以25000g NMP为溶剂,将粘结剂HSV900溶解,并在搅拌下分别将锂镍钴锰氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料、导电剂Super-P、氢氧化铝(Al(OH)3)粉末添加剂与上述粘结剂的溶液混合,之后搅拌形成均匀的正极浆料;
将该正极浆料均匀涂覆在厚度为25μm的铝箔上,涂覆宽度为160mm,敷料双面面密度为335.4g/m2(敷料双面面密度以烘干后的重量计,下同,且以电极敷料的干重为基准,添加剂的含量为7重量%),然后在110℃下烘干,得到正极极片。
(2)电池负极极片制备
将12285g天然石墨负极材料、195g增稠剂CMC、130g导电剂Super-P和780g丁苯橡胶乳胶粘结剂混合,具体方法为:先以12500g去离子水为溶剂,将增稠剂CMC溶解,并在搅拌下分别将丁苯橡胶乳胶粘结剂、导电剂Super-P、天然石墨负极材料与上述增稠剂的溶液混合,之后搅拌形成均匀的负极浆料;
将该负极浆料均匀涂覆在厚度为18μm的铜箔上,涂覆宽度为164mm,敷料双面面密度为164.1g/m2(以烘干后的重量计,下同),然后在100℃下烘干,得到负极极片。
(3)单体电池的装配
将正极极片裁剪成120mm×160mm的尺寸作为正极,将负极极片裁剪成125mm×164mm的尺寸作为负极,以聚丙烯膜为隔膜,组装成电芯组件,放入软包铝塑膜电池壳体中,并将正负极极耳分别与铝塑膜焊接在一起,过程中保证极耳与电池壳体的绝缘,经过核算,正极活性物质锂镍钴锰氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的重量约为191g,负极活性物质天然石墨的重量约为104g,电池的标称容量为30Ah。随后将LiPF6按1摩尔/升的浓度溶解在EC/DMC=1:1(体积比)的混合溶剂中形成非水电解液,在氮气气氛保护下将160g此电解液注入上述电池半成品中,并将电池封口。将该电池在45℃的条件下陈化48小时,之后以0.6A的电流充电至4.00V,再在45℃的条件下二次陈化48小时,最后在氮气气氛保护下将电池中产生的气体抽出并将电池二次封口,得到锂离子电池A1。
实施例2
按照实施例1的方法制备锂离子电池A2,不同的是,步骤(1)中,电池正极极片的制备方法如下:
将21750g锂镍钴铝氧LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料、1250g PTFE乳液粘结剂D210、750g导电剂乙炔黑混合,具体方法为:先以25000g去离子水为溶剂,将PTFE乳液粘结剂D210分散,得到乳液,并在搅拌下分别将锂镍钴铝氧LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料、导电剂乙炔黑与上述粘结剂的乳液混合,之后搅拌形成均匀的浆料;
将该浆料均匀涂覆在厚度为25μm的铝箔上,涂覆宽度为160mm,敷料双面面密度为311.9g/m2(以烘干后的重量计),然后在100℃下烘干,得到正极极片;
将1000g原硅酸Si(OH)4粉末添加剂、75g PTFE乳液粘结剂D210混合,具体方法为:先以2500g去离子水为溶剂,将PTFE乳液粘结剂D210分散,得到乳液,并在搅拌下将原硅酸Si(OH)4粉末添加剂与上述粘结剂的乳液混合,之后搅拌形成均匀的添加剂浆料;
将该添加剂浆料均匀涂覆在上述正极极片表面,涂覆宽度为162mm,以覆盖住活性物质,敷料双面面密度为24.6g/m2(以电极敷料的干重为基准,添加剂的含量7重量%),然后在100℃下烘干,得到表面涂覆有添加剂的正极极片。
实施例3
按照实施例1的方法制备锂离子电池A3,不同的是,步骤(1)中,电池正极极片的制备方法如下:
将1000g氢氧化钛Ti(OH)4粉末添加剂、45g导电剂Super-P、45g粘结剂HSV900混合,具体方法为:先以2500g NMP为溶剂,将粘结剂HSV900溶解,并在搅拌下将氢氧化钛Ti(OH)4粉末添加剂、导电剂Super-P与上述粘结剂的溶液混合,之后搅拌形成均匀的添加剂浆料;
将该添加剂浆料均匀涂覆在厚度为25μm的铝箔上,涂覆宽度为162mm,敷料双面面密度为25.8g/m2(以烘干后的重量计),然后在120℃下烘干,得到添加剂涂覆的铝箔;
将21750g钴酸锂LiCoO2正极材料、750g粘结剂HSV900、750g导电剂碳纳米管混合,具体方法为:先以25000g NMP为溶剂,将粘结剂HSV900溶解,并在搅拌下分别将钴酸锂LiCoO2正极材料、导电剂碳纳米管与上述粘结剂的溶液混合,之后搅拌形成均匀的活性物质浆料;
将该活性物质浆料均匀涂覆在添加剂涂覆的铝箔表面,涂覆宽度为160mm,敷料双面面密度为311.9g/m2(以电极敷料的干重为基准,添加剂的含量为7重量%),然后在120℃下烘干,得到铝箔经过添加剂涂覆的正极极片。
实施例4
(1)电池正极极片制备
将21750g锂镍钴锰氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料、750g粘结剂HSV900、750g导电剂Super-P混合,具体方法为:先以25000g NMP为溶剂,将粘结剂HSV900溶解,并在搅拌下分别将锂镍钴锰氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料、导电剂Super-P与上述粘结剂的溶液混合,之后搅拌形成均匀的正极浆料;
将该正极浆料均匀涂覆在厚度为25μm的铝箔上,涂覆宽度为160mm,敷料双面面密度为311.9g/m2(以烘干后的重量计),然后在110℃下烘干,得到正极极片。
(2)电池负极极片制备
将11425g天然石墨负极材料、181g增稠剂CMC、121g导电剂Super-P、725g丁苯橡胶乳胶粘结剂和910g氢氧化铝(Al(OH)3)粉末添加剂混合,具体方法为:先以13500g去离子水为溶剂,将增稠剂CMC溶解,并在搅拌下分别将丁苯橡胶乳胶粘结剂、导电剂Super-P、天然石墨负极材料、氢氧化铝粉末添加剂与上述增稠剂的溶液混合,之后搅拌形成均匀的负极浆料;
将该负极浆料均匀涂覆在厚度为18μm的铜箔上,涂覆宽度为164mm,敷料双面面密度为176.5g/m2(以电极敷料的干重为基准,添加剂的含量为7重量%),然后在100℃下烘干,得到负极极片。
(3)单体电池的装配
将正极极片裁剪成120mm×160mm的尺寸作为正极,将负极极片裁剪成125mm×164mm的尺寸作为负极,以聚丙烯膜为隔膜,组装成电芯组件,放入软包铝塑膜电池壳体中,并将正负极极耳分别与铝塑膜焊接在一起,过程中保证极耳与电池壳体的绝缘,经过核算,正极活性物质锂镍钴锰氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的重量约为191g,负极活性物质天然石墨的重量约为104g,电池的标称容量为30Ah。随后将LiPF6按1摩尔/升的浓度溶解在EC/DMC=1:1(体积比)的混合溶剂中形成非水电解液,在氮气气氛保护下将160g此电解液注入上述电池半成品中,并将电池封口。将该电池在45℃的条件下陈化48小时,之后以0.6A的电流充电至4.00V,再在45℃的条件下二次陈化48小时,最后在氮气气氛保护下将电池中产生的气体抽出并将电池二次封口,得到锂离子电池A4。
实施例5
按照实施例1的方法制备锂离子电池A5,不同的是,步骤(1)中,将22220g锂镍钴锰氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料、765g粘结剂HSV900、765g导电剂Super-P和1250g氢氧化铝(Al(OH)3)粉末添加剂混合,具体方法为:先以25000g NMP为溶剂,将粘结剂HSV900溶解,并在搅拌下分别将锂镍钴锰氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料、导电剂Super-P、氢氧化铝(Al(OH)3)粉末添加剂与上述粘结剂的溶液混合,之后搅拌形成均匀的正极浆料;
将该正极浆料均匀涂覆在厚度为25μm的铝箔上,涂覆宽度为160mm,敷料双面面密度为328.3g/m2(以电极敷料的干重为基准,添加剂的含量为5重量%),然后在110℃下烘干,得到正极极片。
实施例6
按照实施例1的方法制备锂离子电池A6,不同的是,步骤(1)中,将21282g锂镍钴锰氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料、734g粘结剂HSV900、734g导电剂Super-P和2250g氢氧化铝(Al(OH)3)粉末添加剂混合,具体方法为:先以25000g NMP为溶剂,将粘结剂HSV900溶解,并在搅拌下分别将锂镍钴锰氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料、导电剂Super-P、氢氧化铝(Al(OH)3)粉末添加剂与上述粘结剂的溶液混合,之后搅拌形成均匀的正极浆料;
该正极浆料均匀涂覆在厚度为25μm的铝箔上,涂覆宽度为160mm,敷料双面面密度为342.8g/m2(以电极敷料的干重为基准,添加剂的含量为9重量%),然后在110℃下烘干,得到正极极片。
实施例7
按照实施例2的方法制备锂离子电池A7,不同的是,步骤(1)中,添加剂浆料的制备方法为:先以1500g去离子水为溶剂,将30g PTFE乳液粘结剂D210分散,得到乳液,并在搅拌下将1000g原硅酸Si(OH)4粉末与上述粘结剂的乳液混合,之后搅拌形成均匀的添加剂浆料。
将该添加剂浆料均匀涂覆在上述正极极片表面,涂覆宽度为162mm,以覆盖住活性物质,敷料双面面密度为16.7g/m2(以电极敷料的干重为基准,添加剂的含量为5重量%),然后在100℃下烘干,得到表面涂覆有添加剂的正极极片。
实施例8
按照实施例2的方法制备锂离子电池A8,不同的是,步骤(1)中,添加剂浆料的制备方法为:先以3500g去离子水为溶剂,将160gPTFE乳液粘结剂D210分散,得到乳液,并在搅拌下将1000g原硅酸Si(OH)4粉末与上述粘结剂的乳液混合,之后搅拌形成均匀的添加剂浆料。
将该添加剂浆料均匀涂覆在上述正极极片表面,涂覆宽度为162mm,以覆盖住活性物质,敷料双面面密度为34.1g/m2(以电极敷料的干重为基准,添加剂的含量为9重量%),然后在100℃下烘干,得到表面涂覆有添加剂的正极极片。
实施例9
按照实施例1的方法制备锂离子电池A9,不同的是,步骤(1)中,将22920g锂镍钴锰氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料、790g粘结剂HSV900、790g导电剂Super-P和500g氢氧化铝(Al(OH)3)粉末添加剂混合,具体方法为:先以25000g NMP为溶剂,将粘结剂HSV900溶解,并在搅拌下分别将锂镍钴锰氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料、导电剂Super-P、氢氧化铝(Al(OH)3)添加剂与上述粘结剂的溶液混合,之后搅拌形成均匀的正极浆料;
将该正极浆料均匀涂覆在厚度为25μm的铝箔上,涂覆宽度为160mm,敷料双面面密度为318.3g/m2(以电极敷料的干重为基准,添加剂的含量为2重量%),然后在110℃下烘干,得到正极极片。
实施例10
按照实施例1的方法制备锂离子电池A10,不同的是,步骤(1)中,将23154g锂镍钴锰氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料、798g粘结剂HSV900、798g导电剂Super-P和250g氢氧化铝(Al(OH)3)粉末添加剂混合,具体方法为:先以25000g NMP为溶剂,将粘结剂HSV900溶解,并在搅拌下分别将锂镍钴锰氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料、导电剂Super-P、氢氧化铝(Al(OH)3)添加剂与上述粘结剂的溶液混合,之后搅拌形成均匀的正极浆料;
将该正极浆料均匀涂覆在厚度为25μm的铝箔上,涂覆宽度为160mm,敷料双面面密度为315.1g/m2(以电极敷料的干重为基准,添加剂的含量为1重量%),然后在110℃下烘干,得到正极极片。
实施例11
按照实施例1的方法制备锂离子电池A11,不同的是,步骤(1)中,将20112g锂镍钴锰氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料、694g粘结剂HSV900、694g导电剂Super-P和3500g氢氧化铝(Al(OH)3)粉末添加剂混合,具体方法为:先以25000g NMP为溶剂,将粘结剂HSV900溶解,并在搅拌下分别将锂镍钴锰氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料、导电剂Super-P、氢氧化铝(Al(OH)3)添加剂与上述粘结剂的溶液混合,之后搅拌形成均匀的正极浆料;
将该正极浆料均匀涂覆在厚度为25μm的铝箔上,涂覆宽度为160mm,敷料双面面密度为362.7g/m2(以电极敷料的干重为基准,添加剂的含量为14重量%),然后在110℃下烘干,得到正极极片。
实施例12
按照实施例1的方法制备锂离子电池A12,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化钇(Y(OH)3)粉末。
实施例13
按照实施例1的方法制备锂离子电池A13,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化钪(Sc(OH)3)粉末。
实施例14
按照实施例1的方法制备锂离子电池A14,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化锆(Zr(OH)4)粉末。
实施例15
按照实施例1的方法制备锂离子电池A15,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化钒(V(OH)3)粉末。
实施例16
按照实施例1的方法制备锂离子电池A16,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化镧(La(OH)3)粉末。
实施例17
按照实施例1的方法制备锂离子电池A17,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化铈(Ce(OH)3)粉末。
实施例18
按照实施例1的方法制备锂离子电池A18,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化钕(Nd(OH)3)粉末。
实施例19
按照实施例1的方法制备锂离子电池A19,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化钐(Sm(OH)3)粉末。
实施例20
按照实施例1的方法制备锂离子电池A20,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化钆(Gd(OH)3)粉末。
实施例21
按照实施例1的方法制备锂离子电池A21,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化铒(Er(OH)3)粉末。
实施例22
按照实施例1的方法制备锂离子电池A22,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化铌(Nb(OH)5)粉末。
实施例23
按照实施例1的方法制备锂离子电池A23,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化铬(Cr(OH)3)粉末。
实施例24
按照实施例1的方法制备锂离子电池A24,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化钼(Mo(OH)3)粉末。
实施例25
按照实施例1的方法制备锂离子电池A25,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化亚锰(Mn(OH)2)粉末。
实施例26
按照实施例1的方法制备锂离子电池A26,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化铁(Fe(OH)3)粉末。
实施例27
按照实施例1的方法制备锂离子电池A27,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化亚钴(Co(OH)2)粉末。
实施例28
按照实施例1的方法制备锂离子电池A28,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化亚镍(Ni(OH)2)粉末。
实施例29
按照实施例1的方法制备锂离子电池A29,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化锡(Sn(OH)4)粉末。
实施例30
按照实施例1的方法制备锂离子电池A30,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化铋(Bi(OH)3)粉末。
实施例31
按照实施例1的方法制备锂离子电池A31,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化锑(Sb(OH)3)粉末。
实施例32
按照实施例1的方法制备锂离子电池A32,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为硼酸(B(OH)3)粉末。
实施例33
按照实施例1的方法制备锂离子电池A33,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化铍(Be(OH)2)粉末。
实施例34
按照实施例1的方法制备锂离子电池A34,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化镁(Mg(OH)2)粉末。
实施例35
按照实施例1的方法制备锂离子电池A35,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化铜(Cu(OH)2)粉末。
实施例36
按照实施例1的方法制备锂离子电池A36,不同的是,步骤(1)中,将氢氧化铝粉末替换为氢氧化锌(Zn(OH)2)粉末。
对比例1
按照实施例1的方法制备锂离子电池D1,不同的是,步骤(1)中,未添加氢氧化铝粉末添加剂,得到正极活性物质浆料,将该正极活性物质浆料均匀涂覆在厚度为25μm的铝箔上,涂覆宽度为160mm,敷料双面面密度为311.9g/m2(以烘干后的重量计),然后在110℃下烘干,得到正极极片。
对比例2
按照实施例2的方法制备锂离子电池D2,不同的是,步骤(1)中,得到正极极片之后,在制备添加剂浆料时未加入原硅酸Si(OH)4粉末添加剂,具体地,先以2500g去离子水为溶剂,将PTFE乳液粘结剂D210分散,得到粘结剂的乳液,将该乳液均匀涂覆在上述正极极片表面,涂覆宽度为162mm,以覆盖住活性物质,敷料双面面密度为24.6g/m2(以烘干后的重量计),然后在100℃下烘干。
对比例3
按照实施例3的方法制备锂离子电池D3,不同的是,步骤(1)中,在制备添加剂浆料时未加入氢氧化钛Ti(OH)4粉末添加剂,具体地,先以2500g NMP为溶剂,将45g粘结剂HSV900溶解,得到粘结剂的溶液,然后将45g导电剂Super-P与上述粘结剂的溶液混合,之后搅拌形成均匀的浆料;
将上述浆料均匀涂覆在厚度为25μm的铝箔上,涂覆宽度为162mm,得到的敷料双面面密度为25.8g/m2(以烘干后的重量计),然后在120℃下烘干,得到处理过的铝箔;
将21750g钴酸锂LiCoO2正极材料、750g粘结剂HSV900、750g导电剂碳纳米管混合,具体方法为:先以25000g NMP为溶剂,将粘结剂HSV900溶解,并在搅拌下分别将钴酸锂LiCoO2正极材料、导电剂碳纳米管与上述粘结剂的溶液混合,之后搅拌形成均匀的活性物质浆料;
将该活性物质浆料均匀涂覆在处理过的铝箔表面,涂覆宽度为160mm,敷料双面面密度为311.9g/m2,然后在120℃下烘干,得到铝箔处理过的正极极片。
试验例
单体电池的滥用测试
1、过充测试
将单体电池(包括实施例1-36制得的锂离子电池A1-A36以及对比例1-3制得的锂离子电池D1-D3)以30A的电流充电至8.5V,并在8.5V的电压下恒压保持1小时,观察并记录过程中的现象。各取30只单体电池做平行测试。结果见表1。
2、30%挤压测试
将单体电池(包括实施例1-36制得的锂离子电池A1-A36以及对比例1-3制得的锂离子电池D1-D3)以30A的电流充电至4.25V,并在4.25V的电压下恒压充电直至电流小于1.5A。用两块半径为75mm的半圆柱体的端面从垂直于电池极片方向挤压电池,挤压速度为5mm/s,直至电池变形量达到30%,挤压完成后停留一小时,观察并记录过程中的现象。各取30只单体电池做平行测试。结果见表2。
3、50%挤压测试
将单体电池(包括实施例1-36制得的锂离子电池A1-A36以及对比例1-3制得的锂离子电池D1-D3)以30A的电流充电至4.25V,并在4.25V的电压下恒压充电直至电流小于1.5A。用两块半径为75mm的半圆柱体的端面从垂直于电池极片方向挤压电池,挤压速度为5mm/s,直至电池变形量达到50%,挤压完成后停留一小时,观察并记录过程中的现象。各取30只单体电池做平行测试。结果见表3。
4、针刺测试
将单体电池(包括实施例1-36制得的锂离子电池A1-A36以及对比例1-3制得的锂离子电池D1-D3)以30A的电流充电至4.25V,并在4.25V的电压下恒压充电直至电流小于1.5A。用直径为6毫米的钉子沿垂直于电池长宽面的方向,以25mm/s的速度匀速穿过电池,并停留一小时,观察并记录过程中的现象。各取30只单体电池做平行测试。结果见表4。
表1
表2
表3
表4
将表1-4中各实施例和对比例的数据比较可知,在制备正极或负极时引入本发明的添加剂,能够明显提高由此制备得到的锂离子电池的安全性。
将表1-4中实施例1与实施例9-11的结果比较可知,在正极或负极中,以电极敷料的干重为基准,添加剂的含量为5-9重量%时,能够进一步提高由此制备得到的锂离子电池的安全性,而当添加剂用量进一步增加时还能够进一步提高制备得到的锂离子电池在极苛刻条件下的安全性。
将表1-4中实施例1-4与实施例12-36的结果比较可知,所述添加剂为氢氧化铝、原硅酸和氢氧化钛中的至少一种时,能够进一步提高制备得到的锂离子电池的安全性。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (13)
1.一种添加剂在制备锂离子电池正极和/或负极中的应用,其特征在于,所述添加剂为M(OH)a,其中,M为IIA族金属元素、IB族金属元素、IIB族金属元素、IIIB族金属元素、IVB族金属元素、VB族金属元素、VIB族金属元素、VIIB族金属元素、VIII族金属元素、IIIA族金属元素、IVA族金属元素、VA族金属元素、硅和硼中的至少一种元素,a>0。
2.根据权利要求1所述的应用,其中,所述IIA族金属元素为Be和/或Mg,所述IB族金属元素为Cu,所述IIB族金属元素为Zn,所述IIIB族金属元素为Y、Sc、La、Ce、Nd、Sm、Gd和Er中的至少一种,所述IVB族金属元素为Ti和/或Zr,所述VB族金属元素为V和/或Nb,所述VIB族金属元素为Cr和/或Mo,所述VIIB族金属元素为Mn,所述VIII族金属元素为Fe、Co和Ni中的至少一种,所述IIIA族金属元素为Al,所述IVA族金属元素为Sn,所述VA族金属元素为Bi和/或Sb;
优选地,所述添加剂为氢氧化铝、原硅酸和氢氧化钛中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的应用,其中,在正极或负极中,以电极敷料的干重为基准,所述添加剂的含量为0.05-25重量%,优选为2-14重量%,进一步优选为5-9重量%。
4.一种锂离子电池电极浆料,其特征在于,所述电极浆料包括活性物质、粘结剂、导电剂、添加剂、溶剂和任选的增稠剂,以所述活性物质的重量为基准,所述添加剂的含量为0.05-42重量%,优选为2-18重量%,进一步优选为6-11重量%;所述添加剂为M(OH)a,其中,M为IIA族金属元素、IB族金属元素、IIB族金属元素、IIIB族金属元素、IVB族金属元素、VB族金属元素、VIB族金属元素、VIIB族金属元素、VIII族金属元素、IIIA族金属元素、IVA族金属元素、VA族金属元素、硅和硼中的至少一种元素,a>0;
优选地,以所述活性物质的重量为基准,所述粘结剂以干基计的含量为0.5-5.5重量%,所述导电剂的含量为0.5-5.5重量%,所述溶剂的含量为50-210重量%,所述增稠剂的含量为0-3重量%。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池电极浆料,其中,所述IIA族金属元素为Be和/或Mg,所述IB族金属元素为Cu,所述IIB族金属元素为Zn,所述IIIB族金属元素为Y、Sc、La、Ce、Nd、Sm、Gd和Er中的至少一种,所述IVB族金属元素为Ti和/或Zr,所述VB族金属元素为V和/或Nb,所述VIB族金属元素为Cr和/或Mo,所述VIIB族金属元素为Mn,所述VIII族金属元素为Fe、Co和Ni中的至少一种,所述IIIA族金属元素为Al,所述IVA族金属元素为Sn,所述VA族金属元素为Bi和/或Sb;优选地,所述添加剂为氢氧化铝、原硅酸和氢氧化钛中的至少一种;和/或
所述活性物质为正极活性物质或负极活性物质,所述正极活性物质为钴酸锂、锂镍氧、锂镍钴氧、锂镍钴铝氧、锂镍钴锰氧、锂镍锰氧、锰酸锂、钒酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁镍锂、磷酸锰铁钴锂、磷酸锰铁镍钴锂、磷酸钒锂和硅酸铁锂中的至少一种,所述负极活性物质为石墨、钛酸锂、硅、硬碳、锡和氧化锡中的至少一种;和/或
所述粘结剂为聚丙烯酰胺、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、纤维素基聚合物、聚乙烯醇、聚烯烃、氟化橡胶和聚胺酯中的至少一种;和/或
所述导电剂为科琴黑、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、微晶石墨和导电碳黑中的至少一种;和/或
所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、去离子水、四氢呋喃、二甲基亚砜、乙醇和异丙醇中的至少一种;和/或
所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的至少一种。
6.一种添加剂浆料,其特征在于,所述添加剂浆料包括粘结剂、添加剂、溶剂和任选的导电剂,以所述添加剂的重量为基准,所述粘结剂以干基计的含量为0.5-11重量%,所述溶剂的含量为90-410重量%,所述导电剂的含量为0-11重量%;所述添加剂为M(OH)a,其中,M为IIA族金属元素、IB族金属元素、IIB族金属元素、IIIB族金属元素、IVB族金属元素、VB族金属元素、VIB族金属元素、VIIB族金属元素、VIII族金属元素、IIIA族金属元素、IVA族金属元素、VA族金属元素、硅和硼中的至少一种元素,a>0。
7.根据权利要求6所述的添加剂浆料,其中,所述IIA族金属元素为Be和/或Mg,所述IB族金属元素为Cu,所述IIB族金属元素为Zn,所述IIIB族金属元素为Y、Sc、La、Ce、Nd、Sm、Gd和Er中的至少一种,所述IVB族金属元素为Ti和/或Zr,所述VB族金属元素为V和/或Nb,所述VIB族金属元素为Cr和/或Mo,所述VIIB族金属元素为Mn,所述VIII族金属元素为Fe、Co和Ni中的至少一种,所述IIIA族金属元素为Al,所述IVA族金属元素为Sn,所述VA族金属元素为Bi和/或Sb;优选地,所述添加剂为氢氧化铝、原硅酸和氢氧化钛中的至少一种;和/或
所述粘结剂为聚丙烯酰胺、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、纤维素基聚合物、聚乙烯醇、聚烯烃、氟化橡胶和聚胺酯中的至少一种;和/或
所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、去离子水、四氢呋喃、二甲基亚砜、乙醇和异丙醇中的至少一种;和/或
所述导电剂为科琴黑、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、微晶石墨和导电碳黑中的至少一种。
8.一种锂离子电池正极或负极,其特征在于,所述锂离子电池正极或负极包括集流体及位于集流体上的电极敷料,所述电极敷料含有活性物质、粘结剂、导电剂、添加剂和任选的增稠剂,所述添加剂为M(OH)a,其中,M为IIA族金属元素、IB族金属元素、IIB族金属元素、IIIB族金属元素、IVB族金属元素、VB族金属元素、VIB族金属元素、VIIB族金属元素、VIII族金属元素、IIIA族金属元素、IVA族金属元素、VA族金属元素、硅和硼中的至少一种元素,a>0。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池正极或负极,其中,所述IIA族金属元素为Be和/或Mg,所述IB族金属元素为Cu,所述IIB族金属元素为Zn,所述IIIB族金属元素为Y、Sc、La、Ce、Nd、Sm、Gd和Er中的至少一种,所述IVB族金属元素为Ti和/或Zr,所述VB族金属元素为V和/或Nb,所述VIB族金属元素为Cr和/或Mo,所述VIIB族金属元素为Mn,所述VIII族金属元素为Fe、Co和Ni中的至少一种,所述IIIA族金属元素为Al,所述IVA族金属元素为Sn,所述VA族金属元素为Bi和/或Sb;优选地,所述添加剂为氢氧化铝、原硅酸和氢氧化钛中的至少一种;和/或
所述活性物质为正极活性物质或负极活性物质,所述正极活性物质为钴酸锂、锂镍氧、锂镍钴氧、锂镍钴铝氧、锂镍钴锰氧、锂镍锰氧、锰酸锂、钒酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁镍锂、磷酸锰铁钴锂、磷酸锰铁镍钴锂、磷酸钒锂和硅酸铁锂中的至少一种,所述负极活性物质为石墨、钛酸锂、硅、硬碳、锡和氧化锡中的至少一种;和/或
所述粘结剂为聚丙烯酰胺、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、纤维素基聚合物、聚乙烯醇、聚烯烃、氟化橡胶和聚胺酯中的至少一种;和/或
所述导电剂为科琴黑、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、微晶石墨和导电碳黑中的至少一种;和/或
所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的至少一种。
10.根据权利要求8或9所述的锂离子电池正极或负极,其中,以电极敷料的干重为基准,所述添加剂的含量为0.05-25重量%,优选为2-14重量%,进一步优选为5-9重量%。
11.一种制备锂离子电池正极或负极的方法,其特征在于,所述方法包括:将权利要求4或5所述的锂离子电池电极浆料涂覆在集流体上,烘干;或者包括:
(1)将权利要求6或7所述的添加剂浆料涂覆在集流体上,烘干,得到添加剂涂覆的集流体;
(2)配制活性物质浆料,所述活性物质浆料包括活性物质、粘结剂、导电剂、溶剂和任选的增稠剂,然后将所述活性物质浆料涂覆在步骤(1)得到的添加剂涂覆的集流体上,烘干;或者包括:
(1)配制活性物质浆料,所述活性物质浆料包括活性物质、粘结剂、导电剂、溶剂和任选的增稠剂,然后将所述活性物质浆料涂覆在集流体上,烘干,得到电极极片;
(2)将权利要求6或7所述的添加剂浆料涂覆在步骤(1)得到的电极极片上,烘干。
12.权利要求11所述的方法制备得到的锂离子电池正极或负极。
13.一种锂离子电池,其特征在于,所述锂离子电池包括电池壳体以及位于电池壳体内部的电芯组件和电解液,所述电芯组件包括正极、负极和隔膜,且所述正极为权利要求8、9、10或12所述的锂离子电池正极,和/或所述负极为权利要求8、9、10或12所述的锂离子电池负极。
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Cited By (2)
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CN110931786B (zh) * | 2019-12-11 | 2022-10-28 | 河南创力新能源科技股份有限公司 | 一种铁镍电池负极硅酸盐晶体材料的制备方法 |
CN115832299A (zh) * | 2021-10-29 | 2023-03-21 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 浆料、正极极片以及二次电池、电池模组、电池包和用电装置 |
CN115832207A (zh) * | 2022-01-05 | 2023-03-21 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 极片浆料、极片、其制备方法及锂离子二次电池、电池模块、电池包和用电装置 |
CN115490866B (zh) * | 2022-10-11 | 2024-03-22 | 深圳市皓飞实业有限公司 | 一种聚羧酸盐类锂电池用分散剂 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1379491A (zh) * | 2001-04-02 | 2002-11-13 | 三星Sdi株式会社 | 可再充电锂电池的正极活性材料 |
CN1744358A (zh) * | 2005-09-28 | 2006-03-08 | 浙江工业大学 | 一种可充电锌电极的添加剂、制备方法及其应用 |
CN104091918A (zh) * | 2014-07-24 | 2014-10-08 | 中信国安盟固利电源技术有限公司 | 锂离子电池正极材料及其制备方法 |
CN104269557A (zh) * | 2014-09-28 | 2015-01-07 | 中南大学 | 一种锌负极添加剂在锌镍二次电池中的应用方法 |
CN104282880A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-01-14 | 湖南杉杉新材料有限公司 | 一种锂钴复合氧化物锂离子正极材料及其制备方法 |
CN105655591A (zh) * | 2014-11-14 | 2016-06-08 | 中国科学院金属研究所 | 一种纳米亚氧化钛/氧化铅复合导电添加剂及其制备方法和应用 |
-
2016
- 2016-12-14 CN CN201611154546.8A patent/CN106450337A/zh active Pending
- 2016-12-30 WO PCT/CN2016/113704 patent/WO2018107543A1/zh active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1379491A (zh) * | 2001-04-02 | 2002-11-13 | 三星Sdi株式会社 | 可再充电锂电池的正极活性材料 |
CN1744358A (zh) * | 2005-09-28 | 2006-03-08 | 浙江工业大学 | 一种可充电锌电极的添加剂、制备方法及其应用 |
CN104091918A (zh) * | 2014-07-24 | 2014-10-08 | 中信国安盟固利电源技术有限公司 | 锂离子电池正极材料及其制备方法 |
CN104269557A (zh) * | 2014-09-28 | 2015-01-07 | 中南大学 | 一种锌负极添加剂在锌镍二次电池中的应用方法 |
CN104282880A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-01-14 | 湖南杉杉新材料有限公司 | 一种锂钴复合氧化物锂离子正极材料及其制备方法 |
CN105655591A (zh) * | 2014-11-14 | 2016-06-08 | 中国科学院金属研究所 | 一种纳米亚氧化钛/氧化铅复合导电添加剂及其制备方法和应用 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111477846A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-07-31 | 深圳市量能科技有限公司 | 一种高倍率镍氢电池正极及其制作方法 |
CN116314832A (zh) * | 2023-05-23 | 2023-06-23 | 中自环保科技股份有限公司 | 一种钠离子电池正极浆料、极片及极片制备方法 |
CN116314832B (zh) * | 2023-05-23 | 2023-07-21 | 中自环保科技股份有限公司 | 一种钠离子电池正极浆料、极片及极片制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018107543A1 (zh) | 2018-06-21 |
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