CN106953066B - 一种正极浆料的涂布工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电极浆料领域，具体涉及一种正极浆料的涂布工艺，包括如下步骤：（1）往N‑甲基吡咯烷酮中加入的粘合剂、导电剂后进行搅拌混合，得到一级浆料；（2）往N‑甲基吡咯烷酮中加入正极活性物质、导电剂、双子表面活性剂后进行搅拌混合，得到二级浆料；（3）一级浆料与二级浆料搅拌混合；（4）涂布。本申请的石墨烯具有高理论比容量和优良的导电性，并且通过将石墨烯嵌在具有稳定结构的多孔碳纳米纤维内部，降低石墨烯的团聚强度，并且通过分批次混合，利用表面活性非常高的双子表面活性剂使得导电剂充分分散在粘合剂、正极活性物质中，在正极片上形成极佳的交联的导电网状结构，使得最终制得的锂电池的倍率性能、容量均有很大的提升。

Description

一种正极浆料的涂布工艺
技术领域
本发明涉及电极浆料领域，具体涉及一种正极浆料的涂布工艺。
背景技术
锂电池主要由正负极片以及灌注其内的电解液封装而成，正极片上需要涂布正极浆料才能发挥作用。现有的锂离子电池的正极浆料通常含有活性物质、粘合剂、溶剂。但是为了保证电极具有良好的充放电性能，仅仅靠活性物质本身的导电性是远远不够的，通常在活性物质之间加入导电剂，起到收集微电流的作用，减少电极的接触电阻，提高锂离子在电极材料中的迁移速率，从而提高电极的充放电效率。
现有的导电剂一般有乙炔黑、石墨烯、碳纳米管、金属粉末等，而石墨烯作为高导电率的二维柔性材料，在电极领域已经被广泛研究。单纯的石墨烯理论比容量为744mAh/g，但是石墨烯会对锂离子传输过程产生一定的阻碍，在大倍率充放电性能迅速下降，而且石墨烯润湿性极差，因此在正极浆料中难以分散，并且容易发生团聚现象，从而无法形成稳定均匀的导电网络，所制得的锂电池依然内阻很大，倍率低。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的上述不足，提供一种正极浆料的涂布工艺，该涂布工艺通过采用分批次混合，并利用表面活性非常高的双子表面活性剂使得导电剂充分分散在粘合剂、正极活性物质中，在正极片上形成极佳的交联的导电网状结构，使得最终制得的锂电池的倍率性能、容量均有很大的提升。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种正极浆料的涂布工艺，包括如下步骤：
(1)一级浆料的制备：往20-30重量份N-甲基吡咯烷酮中加入3-5重量份的粘合剂、1-2重量份的导电剂后，先以14-16rpm的速度搅拌3-5min，后以56-58rpm的速度搅拌40-50min，得到一级浆料；
(2)二级浆料的制备：往40-50重量份N-甲基吡咯烷酮中加入100重量份的正极活性物质、3-5重量份的导电剂、2-5重量份的双子表面活性剂，先以22-24rpm的速度超声搅拌3-5min，后以48-50rpm的速度搅拌40-60min，得到二级浆料；
(3)混合：往二级浆料中加入一级浆料，先以1100-1300rpm的速度搅拌5-10min，后以450-650rpm的速度搅拌10-30min，得到所述正极浆料；
(4)涂布：将正极浆料涂布在正极片，并进行烘干，制得正极片芯；其中，所述导电剂由多孔碳纳米纤维和嵌在多孔碳纳米纤维内部的石墨烯组成。
本申请的石墨烯具有较高的理论比容量以及优良的导电性，并且通过将石墨烯嵌在具有稳定结构的多孔碳纳米纤维内部，降低石墨烯的团聚强度，并且通过分批次混合，并且利用表面活性非常高的双子表面活性剂使得导电剂充分分散在粘合剂、正极活性物质中，在正极片上形成极佳的交联的导电网状结构，使得最终制得的锂电池的倍率性能、容量均有很大的提升。
搅拌速度和搅拌时间对正极浆料的分散状态有很重要的影响。搅拌过快，过强的剪切力容易将导电剂、正极活性物质进一步粉碎成更小的颗粒，导致搅拌结束后，团聚现象更为严重；搅拌过慢，容易导致分散不均匀，最终制得的锂电池导电性能下降。利用由慢至快或由快至慢的交替搅拌，能够使碳纳米管分散均匀，最终制得的正极片芯极大的提高了锂电池的倍率性能、稳定性。
本申请的导电剂为4-7重量份，优选为5.5重量份。导电剂的作用在于提供电子移动的通道，本申请的导电剂在5.5重量份时，能获得较高的倍率性能和循环性能，导电剂用量低于4重量份，电子通道少，不利于大电流充放电，电池的倍率性能不佳，高于7重量份，则容易发生团聚导致涂布不均，电池稳定性低和充放电性能均不佳，并且电极活性物质相对降低使电池容量降低。
本申请粘合剂为3-5重量份，粘合剂低于3重量份时，虽然电池导电性能较好，但是正极活性物质与正极片的接触性差，容易发生正极活性物质脱落的现象，稳定性差；粘合剂高于5重量份时，虽然使本申请的正极活性物质、碳纳米管能在正极片上形成良好的三维导电网络结构，但是粘合剂具有的绝缘性使得电池的内阻增大，导电性能下降。优选为4重量份，导电性能和稳定性较佳。
本申请双子表面活性剂为2-5重量份，双子表面活性剂低于2重量份时，起不到相应作用，正极浆料容易发生团聚现象；高于5重量份时，容易在搅拌过程中产生气泡，导致电池容易混入气体而发生鼓包现象，而且双子活性剂的用量进一步地提高，提升作用并不明显。
其中，所述正极活性物质为LiNixCoyMnzO2，其中0.1≤x≤0.2，0.6≤y≤0.8，0.1≤z≤0.2，且x+y+z＝1。本申请Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O、Mn(NO3)2、LiOH·H2O为原料，采用共沉淀法制备出新型镍钴锰复合氧化物，具有成本低、点位高、稳定性强的特点，由于Ni的成分较少，不容易发生析锂现象导致正极浆液pH值过高，从而阻碍正极浆料的搅拌与分散，而且在范华德力的作用下，本申请的LiNixCoyMnzO2容易与本申请的双子表面活性剂结合，与导电剂形成稳定的网络结构，提高正极片的导电性能。
其中，所述导电剂的制备方法包括如下步骤：
A、将导电聚合物、所述石墨烯溶于DMF溶剂中，形成纺丝溶液，其中，所述导电聚合物为聚丙烯腈和聚丙烯腈共聚物中的至少一种；
B、将纺丝溶液进行纺丝，控制纺丝电压为20-25kV，纺丝温度为25-35℃，得到多孔纳米纤维；
C、将所述多孔纳米纤维在320-400℃的温度下预氧化2-3h，将预氧化后的多孔纳米纤维置于惰性气体氛围中升温碳化，碳化温度为800-100℃，碳化时间为1-2h，即得到所述的导电剂。
进一步地，所述导电聚合物由聚丙烯腈、聚(丙烯腈-吡咯)、聚(丙烯腈-衣康酸铵)按摩尔比60-80∶10-20∶10-20的比例组成。聚(丙烯腈-吡咯)在预氧化过程中发生环化、氧化和脱氢等复杂反应，分子链结构进行改变，生成了具有导电性能的共轭聚吡咯，增强了导电聚合物的导电性；但是由于预氧化过程是剧烈的结构转变时期，极易产生缺陷，而后续的炭化并不能矫正预氧化稳定化带来的缺陷，反而会逐级放大，导致导电聚合物不能形成均匀的导电网络，容易发生局部短路而增加锂电池的损耗和发热，而聚(丙烯腈-衣康酸铵)中的共聚单体衣康酸铵有效地降低了聚丙烯腈在预氧化过程的放热峰起始温度和放热量，使放热峰拓宽，有助于控制预氧化过程，减少缺陷的形成，从而与正极活性物质形成稳定的导电网络。更为优选地，所述导电聚合物由聚丙烯腈、聚(丙烯腈-吡咯)、聚(丙烯腈-衣康酸铵)按摩尔比66∶16∶18的比例组成。
进一步地，所述导电聚合物、所述石墨烯、DMF溶剂的质量百分比分别为3％-7％、2％-6％、87％-95％。
其中，所述双子表面活性剂由具有结构式(Ⅰ)季铵型双子表面活性剂和具有结构式(Ⅱ)的烷基苯磺酸盐双子表面活性剂组成：
结构式(Ⅰ)
Figure GDA0002220451390000042
结构式(Ⅱ)
本申请的双子表面活性剂分别含有单苯环和双苯环结构，苯环结构有助于本申请经过制备方法后的碳纳米管在水中的分散，也即是该两种双子表面活性剂均能单独起到分散碳纳米管的作用，但是两者复配的效果更佳。
进一步优选地，所述双子表面活性剂由具有结构式(Ⅰ)季铵型双子表面活性剂和具有结构式(Ⅱ)的烷基苯磺酸盐双子表面活性剂按重量比2-3∶4-6的比例组成。
更进一步优选地，所述双子表面活性剂由具有结构式(Ⅰ)季铵型双子表面活性剂和具有结构式(Ⅱ)的烷基苯磺酸盐双子表面活性剂按重量比1∶2的比例组成。
所述粘合剂为聚四氟乙烯和丁苯橡胶按重量比3∶1组成的混合物。聚四氟乙烯和丁苯橡胶均具有粘合性，单独使用均能起到粘合作用，但是由于聚四氟乙烯和丁苯橡胶均不具有导电性，比例以及用量均为导致锂电池不可逆容量等性能的变化，本申请针对LiNixCoyMnzO2进行粘合剂的重组试验，最终得到以聚四氟乙烯和丁苯橡胶按重量比3∶1组成的粘合剂组分，该粘合剂既能使本申请的正极活性物质与正极片粘合，同时基本不影响本申请锂电池的导电性能。
其中，所述正极片为铝箔，正极浆料的涂布厚度为10-25μm，涂布面密度为23-26mg/cm2。
本发明的有益效果：本申请的石墨烯具有较高的理论比容量以及优良的导电性，并且通过将石墨烯嵌在具有稳定结构的多孔碳纳米纤维内部，降低石墨烯的团聚强度，并且通过分批次混合，利用表面活性非常高的双子表面活性剂使得导电剂充分分散在粘合剂、正极活性物质中，在正极片上形成极佳的交联的导电网状结构，使得最终制得的锂电池的倍率性能、容量均有很大的提升。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
以下实施例1-6中，结构式(Ⅰ)指：
Figure GDA0002220451390000051
结构式(Ⅱ)指：
实施例1
一种正极浆料的涂布工艺，包括如下步骤：
(1)一级浆料的制备：往25重量份N-甲基吡咯烷酮中加入4重量份的粘合剂、1.5重量份的导电剂后，先以15rpm的速度搅拌4min，后以57rpm的速度搅拌45min，得到一级浆料；
(2)二级浆料的制备：往45重量份N-甲基吡咯烷酮中加入100重量份的正极活性物质、4重量份的导电剂、3.5重量份的双子表面活性剂，先以23rpm的速度超声搅拌4min，后以49rpm的速度搅拌50min，得到二级浆料；
(3)混合：往二级浆料中加入一级浆料，先以1200rpm的速度搅拌7.5min，后以550rpm的速度搅拌20min，得到所述正极浆料；
(4)涂布：将正极浆料涂布在正极片，并进行烘干，制得正极片芯。
其中，所述正极活性物质为LiNixCoyMnzO2，其中x＝0.15，y＝0.7，z＝0.15。
其中，所述粘合剂为聚四氟乙烯和丁苯橡胶按重量比3∶1组成的混合物。
其中，所述导电剂的制备方法包括如下步骤：
A、将导电聚合物、所述表面处理后的碳纳米管溶于DMF溶剂中，形成纺丝溶液；
B、将纺丝溶液进行纺丝，控制纺丝电压为22.5kV，纺丝温度为30℃，得到多孔纳米纤维；
C、将所述多孔纳米纤维在360℃的温度下预氧化2.5h，将预氧化后的多孔纳米纤维置于惰性气体氛围中升温碳化，碳化温度为900℃，碳化时间为1.5h，即得到所述的导电剂。
其中，所述导电聚合物由聚丙烯腈、聚(丙烯腈-吡咯)、聚(丙烯腈-衣康酸铵)按摩尔比66∶16∶18的比例组成。
其中，所述导电聚合物、所述石墨烯、DMF溶剂的质量百分比分别为5％、4％、91％。
其中，所述双子表面活性剂由具有结构式(Ⅰ)季铵型双子表面活性剂和具有结构式(Ⅱ)的烷基苯磺酸盐双子表面活性剂按重量比1∶2的比例组成。
其中，所述正极片为铝箔，正极浆料的涂布厚度为17.5μm，涂布面密度为24.5mg/cm2。
实施例2
一种正极浆料的涂布工艺，包括如下步骤：
(1)一级浆料的制备：往20重量份N-甲基吡咯烷酮中加入3重量份的粘合剂、1重量份的导电剂后，先以14rpm的速度搅拌3min，后以56rpm的速度搅拌40min，得到一级浆料；
(2)二级浆料的制备：往40重量份N-甲基吡咯烷酮中加入100重量份的正极活性物质、3重量份的导电剂、2-量份的双子表面活性剂，先以22rpm的速度超声搅拌3min，后以48rpm的速度搅拌40min，得到二级浆料；
(3)混合：往二级浆料中加入一级浆料，先以1100rpm的速度搅拌5min，后以450pm的速度搅拌10min，得到所述正极浆料；
涂布：将正极浆料涂布在正极片，并进行烘干，制得正极片芯。
其中，所述正极活性物质为LiNixCoyMnzO2，其中x＝0.1，y＝0.8，z＝0.1。
其中，所述粘合剂为聚四氟乙烯和丁苯橡胶按重量比2:1组成的混合物。
其中，所述导电剂的制备方法包括如下步骤：
A、将导电聚合物、所述表面处理后的碳纳米管溶于DMF溶剂中，形成纺丝溶液；
B、将纺丝溶液进行纺丝，控制纺丝电压为20kV，纺丝温度为25℃，得到多孔纳米纤维；
C、将所述多孔纳米纤维在320℃的温度下预氧化2h，将预氧化后的多孔纳米纤维置于惰性气体氛围中升温碳化，碳化温度为800℃，碳化时间为1h，即得到所述的导电剂。
其中，所述导电聚合物由聚丙烯腈、聚(丙烯腈-吡咯)、聚(丙烯腈-衣康酸铵)按摩尔比60∶20∶20的比例组成。
其中，所述导电聚合物、所述石墨烯、DMF溶剂的质量百分比分别为3％、2％、95％。
其中，所述双子表面活性剂由具有结构式(Ⅰ)季铵型双子表面活性剂和具有结构式(Ⅱ)的烷基苯磺酸盐双子表面活性剂按重量比1∶3的比例组成。
其中，所述正极片为铝箔，正极浆料的涂布厚度为10μm，涂布面密度为23mg/cm2。
实施例3
一种正极浆料的涂布工艺，包括如下步骤：
(1)一级浆料的制备：往30重量份N-甲基吡咯烷酮中加入5重量份的粘合剂、2重量份的导电剂后，先以16rpm的速度搅拌5min，后以58rpm的速度搅拌50min，得到一级浆料；
(2)二级浆料的制备：往40-50重量份N-甲基吡咯烷酮中加入100重量份的正极活性物质、5重量份的导电剂、5重量份的双子表面活性剂，先以24rpm的速度超声搅拌5min，后以50rpm的速度搅拌60min，得到二级浆料；
(3)混合：往二级浆料中加入一级浆料，先以1300rpm的速度搅拌10min，后以650rpm的速度搅拌30min，得到所述正极浆料；
涂布：将正极浆料涂布在正极片，并进行烘干，制得正极片芯。
其中，所述正极活性物质为LiNixCoyMnzO2，其中x＝0.2，y＝0.6，z＝0.2。
其中，所述粘合剂为聚四氟乙烯和丁苯橡胶按重量比1:1组成的混合物。
其中，所述导电剂的制备方法包括如下步骤：
A、将导电聚合物、所述表面处理后的碳纳米管溶于DMF溶剂中，形成纺丝溶液，其中所述导电聚合物为聚丙烯腈和聚丙烯腈共聚物中的至少一种；
B、将纺丝溶液进行纺丝，控制纺丝电压为25kV，纺丝温度为35℃，得到多孔纳米纤维；
C、将所述多孔纳米纤维在400℃的温度下预氧化3h，将预氧化后的多孔纳米纤维置于惰性气体氛围中升温碳化，碳化温度为100℃，碳化时间为2h，即得到所述的导电剂。
其中，所述导电聚合物由聚丙烯腈、聚(丙烯腈-吡咯)、聚(丙烯腈-衣康酸铵)按摩尔比80∶10∶10的比例组成。
其中，所述导电聚合物、所述石墨烯、DMF溶剂的质量百分比分别为7％、6％、87％。
其中，所述双子表面活性剂由具有结构式(Ⅰ)季铵型双子表面活性剂和具有结构式(Ⅱ)的烷基苯磺酸盐双子表面活性剂按重量比3∶4的比例组成。
其中，所述正极片为铝箔，正极浆料的涂布厚度为25μm，涂布面密度为26mg/cm2。
实施例4
一种正极浆料的涂布工艺，包括如下步骤：
(1)一级浆料的制备：往27重量份N-甲基吡咯烷酮中加入4重量份的粘合剂、1.8重量份的导电剂后，先以14.5rpm的速度搅拌4.5min，后以56.5rpm的速度搅拌47min，得到一级浆料；
(2)二级浆料的制备：往44重量份N-甲基吡咯烷酮中加入100重量份的正极活性物质、3.5重量份的导电剂、4.5重量份的双子表面活性剂，先以22.5rpm的速度超声搅拌4.5min，后以49.5rpm的速度搅拌56min，得到二级浆料；
(3)混合：往二级浆料中加入一级浆料，先以1250rpm的速度搅拌6min，后以500rpm的速度搅拌25min，得到所述正极浆料；
涂布：将正极浆料涂布在正极片，并进行烘干，制得正极片芯。
其中，所述正极活性物质为LiNixCoyMnzO2，其中x＝0.2，y＝0.7，z＝0.1。
其中，所述粘合剂为聚四氟乙烯。
其中，所述导电剂的制备方法包括如下步骤：
A、将导电聚合物、所述表面处理后的碳纳米管溶于DMF溶剂中，形成纺丝溶液；
B、将纺丝溶液进行纺丝，控制纺丝电压为24kV，纺丝温度为32℃，得到多孔纳米纤维；
C、将所述多孔纳米纤维在370℃的温度下预氧化2.2h，将预氧化后的多孔纳米纤维置于惰性气体氛围中升温碳化，碳化温度为850℃，碳化时间为1.2h，即得到所述的导电剂。
其中，所述导电聚合物由聚丙烯腈、聚(丙烯腈-吡咯)、聚(丙烯腈-衣康酸铵)按摩尔比74∶11∶15的比例组成。
其中，所述导电聚合物、所述石墨烯、DMF溶剂的质量百分比分别为4％、3％、93％。
其中，所述双子表面活性剂为具有结构式(Ⅱ)的烷基苯磺酸盐双子表面活性剂。
其中，所述正极片为铝箔，正极浆料的涂布厚度为14μm，涂布面密度为25mg/cm2。。
实施例5
一种正极浆料的涂布工艺，包括如下步骤：
(1)一级浆料的制备：往23重量份N-甲基吡咯烷酮中加入3.5重量份的粘合剂、1.2重量份的导电剂后，先以14.5rpm的速度搅拌3.6min，后以57rpm的速度搅拌46min，得到一级浆料；
(2)二级浆料的制备：往43重量份N-甲基吡咯烷酮中加入100重量份的正极活性物质、4.2重量份的导电剂、4重量份的双子表面活性剂，先以23.5rpm的速度超声搅拌3.3min，后以49.5rpm的速度搅拌47min，得到二级浆料；
(3)混合：往二级浆料中加入一级浆料，先以1150rpm的速度搅拌8min，后以600rpm的速度搅拌13min，得到所述正极浆料；
涂布：将正极浆料涂布在正极片，并进行烘干，制得正极片芯。
其中，所述正极活性物质为LiNixCoyMnzO2，其中x＝1/3，y＝1/3，z＝1/3。
其中，所述粘合剂为聚四氟乙烯和丁苯橡胶按重量比3∶1组成的混合物。
其中，所述导电剂的制备方法包括如下步骤：
A、将导电聚合物、所述表面处理后的碳纳米管溶于DMF溶剂中，形成纺丝溶液，其中所述导电聚合物为聚丙烯腈；
B、将纺丝溶液进行纺丝，控制纺丝电压为21kV，纺丝温度为31℃，得到多孔纳米纤维；
C、将所述多孔纳米纤维在320-400℃的温度下预氧化2.7h，将预氧化后的多孔纳米纤维置于惰性气体氛围中升温碳化，碳化温度为930℃，碳化时间为1.7h，即得到所述的导电剂。
其中，所述导电聚合物由聚丙烯腈、聚(丙烯腈-吡咯)、聚(丙烯腈-衣康酸铵)按摩尔比60-80∶10-20∶10-20的比例组成。
其中，所述导电聚合物、所述石墨烯、DMF溶剂的质量百分比分别为6％、5％、89％。
其中，所述双子表面活性剂为具有结构式(Ⅰ)季铵型双子表面活性剂。
其中，所述正极片为铝箔，正极浆料的涂布厚度为22μm，涂布面密度为24mg/cm2。
实施例6
一种正极浆料的涂布工艺，包括如下步骤：
(1)一级浆料的制备：往27重量份N-甲基吡咯烷酮中加入3重量份的粘合剂、2重量份的导电剂后，先以15.5rpm的速度搅拌4min，后以57rpm的速度搅拌48min，得到一级浆料；
(2)二级浆料的制备：往43重量份N-甲基吡咯烷酮中加入100重量份的正极活性物质、4.5重量份的导电剂、3重量份的双子表面活性剂，先以22.5rpm的速度超声搅拌3min，后以48rpm的速度搅拌57min，得到二级浆料；
(3)混合：往二级浆料中加入一级浆料，先以1230rpm的速度搅拌6min，后以625rpm的速度搅拌13min，得到所述正极浆料；
涂布：将正极浆料涂布在正极片，并进行烘干，制得正极片芯。
其中，所述正极活性物质为LiNixCoyMnzO2，其中x＝0.2，y＝0.65，z＝0.15。
其中，所述粘合剂为聚四氟乙烯和丁苯橡胶按重量比4∶1组成的混合物。
其中，所述导电剂为聚丙烯腈。
其中，所述双子表面活性剂由具有结构式(Ⅰ)季铵型双子表面活性剂和具有结构式(Ⅱ)的烷基苯磺酸盐双子表面活性剂按重量比2.5∶6的比例组成。
其中，所述正极片为铝箔，正极浆料的涂布厚度为12μm，涂布面密度为23.5mg/cm2。
对比例1
按常规用量称取石墨烯、钴酸锂、聚四氟乙烯、聚苯乙烯磺酸钠和N-甲基吡咯烷酮，进行搅拌混合，得到正极浆料；将该正极浆料涂布在铝箔，烘干，得到正极片芯。
对比例2
按常规用量称取石墨烯、碳纳米管、乙炔黑、聚四氟乙烯、双分子表面活性剂和N-甲基吡咯烷酮，进行搅拌混合，得到得到正极浆料；将该正极浆料涂布在铝箔，烘干，得到正极片芯。
通过将实施例1-6和对比例1-2的正极片芯与石墨负电极、LiPF4/EMC+PC/二草酸硼酸锂三元电解液组成锂电池，并将锂电池进行充电后，分别以3C、2C、1C、0.1C连续放电放电至3.0V，记录不同电流的放电容量，并接着计算3C(3C容量/0.3C容量)、2C(2C容量/0.2C容量)、1C(1C容量/0.1C容量)的放电倍率，得到如下的性能测试表：
3C放电倍率(％) 2C放电倍率(％) 1C放电倍率(％) 0.1C容量(<u>mAh</u>/g)
实施例1 96.7 97.8 98.5 310
实施例2 95.5 96.4 98.0 256
实施例3 93.6 95.3 97.2 279
实施例4 92.8 94.9 96.9 300
实施例5 94.1 95.3 97.6 297
实施例6 93.5 95.1 96.7 283
对比例1 91.6 93.2 94.6 211
对比例2 92.4 94.8 95.3 223
通过本申请方法得到的正极浆料无颗粒无气泡，均匀稳定，由上表可知，实施例1-8的正极浆料均得到充分分散并形成良好的导电网络结构，制得的锂电池的电容量和放电倍率均得到一定的提高，并且经过多次的放电循环试验，本申请实施例1-6的1C/1C循环500次后的容量均达到96％以上，0.1C容量达到250mAh/g以上。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种正极浆料的涂布工艺，其特征在于：包括如下步骤：
一级浆料的制备：往20-30重量份N-甲基吡咯烷酮中加入3-5重量份的粘合剂、1-2重量份的导电剂后，先以14-16rpm的速度搅拌3-5min，后以56-58rpm的速度搅拌40-50min，得到一级浆料；
二级浆料的制备：往40-50重量份N-甲基吡咯烷酮中加入100重量份的正极活性物质、3-5重量份的导电剂、2-5重量份的双子表面活性剂，先以22-24rpm的速度超声搅拌3-5min，后以48-50rpm的速度搅拌40-60min，得到二级浆料；混合：往二级浆料中加入一级浆料，先以1100-1300rpm的速度搅拌5-10min，后以450-650rpm的速度搅拌10-30min，得到所述正极浆料；
涂布：将正极浆料涂布在正极片，并进行烘干，制得正极片芯；其中，所述导电剂由多孔碳纳米纤维和石墨烯组成
所述导电剂的制备方法包括如下步骤：
A、将导电聚合物、所述石墨烯溶于DMF溶剂中，形成纺丝溶液，其中，所述导电聚合物为聚丙烯腈和聚丙烯腈共聚物中的至少一种；
B、将纺丝溶液进行纺丝，控制纺丝电压为20-25kV，纺丝温度为25-35℃，得到多孔纳米纤维；
C、将所述多孔纳米纤维在320-400℃的温度下预氧化2-3h，将预氧化后的多孔纳米纤维置于惰性气体氛围中升温碳化，碳化温度为800-100℃，碳化时间为1-2h，即得到所述的导电剂；
所述导电聚合物由聚丙烯腈、聚(丙烯腈-吡咯)、聚(丙烯腈-衣康酸铵)按摩尔比60-80:10-20:10-20的比例组成；
所述导电聚合物、所述石墨烯、DMF溶剂的质量百分比分别为3％-7％、2％-6％、87％-95％；
所述双子表面活性剂由具有结构式(Ⅰ)季铵型双子表面活性剂和具有结构式(Ⅱ)的烷基苯磺酸盐双子表面活性剂按重量比1-3:2-4的比例组成：
Figure FDA0002220451380000021
2.根据权利要求1所述的一种正极浆料的涂布工艺，其特征在于：所述正极活性物质为LiNixCoyMnzO2，其中0.1≤x≤0.2，0.6≤y≤0.8，0.1≤z≤0.2，且x+y+z＝1。
3.根据权利要求2所述的一种正极浆料的涂布工艺，其特征在于：所述粘合剂为聚四氟乙烯和丁苯橡胶按重量比3:1组成的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种正极浆料的涂布工艺，其特征在于：所述正极片为铝箔，正极浆料的涂布厚度为10-25μm，涂布面密度为23-26mg/cm2。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108878767A (zh) * 2018-06-22 2018-11-23 中航锂电（江苏）有限公司 一种大容量锂离子电池正极浆料及其制备方法和应用
WO2021153678A1 (ja) * 2020-01-29 2021-08-05 三菱ケミカル株式会社 導電性組成物、レジスト被覆材料、レジスト、及びレジストパターンの形成方法
CN113745447B (zh) * 2021-08-11 2023-04-18 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 一种多孔结构极片的构筑方法及锂离子电池
CN114914447B (zh) * 2022-04-26 2023-06-02 芜湖天弋能源科技有限公司 一种制备抗凝胶正极浆料及其制备方法
CN115911246A (zh) * 2022-12-19 2023-04-04 宁德时代新能源科技股份有限公司 极片及包含其的二次电池

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101431155A (zh) * 2007-11-05 2009-05-13 比亚迪股份有限公司 一种锂二次电池的正极浆料和正极及包括该正极的电池
CN103151513A (zh) * 2013-03-13 2013-06-12 山东神工海特电子科技有限公司 一种高性能三元动力电池及其制备方法
CN103569997A (zh) * 2013-11-20 2014-02-12 东北师范大学 一种石墨烯修饰的柔性可编制碳纳米纤维的制备方法
CN104218237A (zh) * 2014-08-07 2014-12-17 青岛乾运高科新材料股份有限公司 含有石墨烯的锰酸锂正极极片及其制备方法
CN105624830A (zh) * 2016-01-06 2016-06-01 东华大学 一种抗紫外pan/go同轴纳米纤维及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101431155A (zh) * 2007-11-05 2009-05-13 比亚迪股份有限公司 一种锂二次电池的正极浆料和正极及包括该正极的电池
CN103151513A (zh) * 2013-03-13 2013-06-12 山东神工海特电子科技有限公司 一种高性能三元动力电池及其制备方法
CN103569997A (zh) * 2013-11-20 2014-02-12 东北师范大学 一种石墨烯修饰的柔性可编制碳纳米纤维的制备方法
CN104218237A (zh) * 2014-08-07 2014-12-17 青岛乾运高科新材料股份有限公司 含有石墨烯的锰酸锂正极极片及其制备方法
CN105624830A (zh) * 2016-01-06 2016-06-01 东华大学 一种抗紫外pan/go同轴纳米纤维及其制备方法

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