CN107611407A - 一种锂锰电池正极配方及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂锰电池正极配方，按重量百分比计算包括：电解二氧化锰70%‑90%、导电剂6%‑15%、聚四氟乙烯3%‑10%、粘合剂1%‑5%；所述导电剂由石墨和石墨烯组成，按重量百分比计算石墨：石墨烯=1:1；所述粘合剂为水性粘合剂；所述水性粘合剂为103胶、103A胶、105胶、LA132中的至少一种；该锂锰电池正极配方及制备方法，使用该方法制备的正极复合材料的锂离子电池具有比容量大，满足了大电流发电能力，大放电的电压平台相比高0.1V，提高了电池的使用寿命，正极片具有较好的稳定性和一致性，实用性强，易于推广使用。

Description

一种锂锰电池正极配方及制备方法

技术领域

本发明涉及锂锰电池技术领域，具体为一种锂锰电池正极配方及制备方法。

背景技术

锂锰电池:全称锂-二氧化锰电池。在原电池中，以金属锂作为阳极二氧化锰作为阴极，在原电池中，阳极是负极，电子由负极流向正极，电流由正极流向负极；在电解池中阳极与正极相连，在阳极上发生氧化反应的是溶液中的阴离子，与阴极( cathode )相对应；锂-二氧化锰电池以经过特殊工艺处理的二氧化锰为正极活性物质，以高电位、高比能量的金属锂为负极活性物质，电解液采用导电性能良好的有机电解质溶液，电池结构有全密封和半密封两种组成形式。当然，全密封的安全性和保存期都要比半密封的好一些。

锰酸锂作为锂离子电池正极材料有着诸多优点：(1)体积效应好；(2)对过充保护要求低；(3)具有独特的三维离子迁移通道，有利于锂离子在晶体中扩散，适合应用在大功率快速充放电的领域。鉴于这些优点，使锰酸锂成为最有希望替代钴酸锂的正极材料之一。但是由于电解液中的LiPF6和H2O反应产生的HF诱使Mn 发生歧化反应，导致在循环过程中发生容量的衰减，特别是在高温时表现得尤为突出，并随着温度的升高而加剧，从而限制了它的商业化应用，同时，现有的锂锰电池中电解二氧化锰的配比直接影响到电池的电流发电能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂锰电池正极配方及制备方法，使用该方法制备的正极复合材料的锂离子电池具有比容量大，满足了大电流发电能力，大放电的电压平台相比高0.1V。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种锂锰电池正极配方，按重量百分比计算包括：电解二氧化锰70%-90%、导电剂6%-15%、聚四氟乙烯3%-10%、粘合剂1%-5%。

作为本发明的进一步优选方案，所述导电剂由石墨和石墨烯组成，按重量百分比计算石墨：石墨烯=1:1。

作为本发明的进一步优选方案，所述粘合剂为水性粘合剂。

作为本发明的进一步优选方案，所述水性粘合剂为103胶、103A胶、105胶、LA132中的至少一种。

作为本发明的进一步优选方案，一种锂锰电池正极制备方法，包括以下步骤：

S1、首先将聚四氟乙烯配置成1-3%的水溶液，采用 低速缓慢加入的方法，边加边搅拌，将配置好的溶液I封存待用；

S2、将电解二氧化锰和粘合剂先进行机械混合，然后将混合均匀后的溶液I倒入含有配置好的聚四氟乙烯溶液的混合动力搅拌机中进行混合，混合时间为10min-20min，得到混合液II；

S3、按配方比例分2～3次向混合溶液II中加入石墨，并高速搅拌至石墨分散均匀后加入相应比例的石墨烯，高速搅拌至石墨烯分散均匀，每次加完后高速搅拌15分钟，最后在混合搅拌1～1.5小时，得到悬浊液；

S4、将悬浊液I均匀涂在集流体上，并在真空干燥箱中进行干燥，使得溶剂完全蒸发，冷却至室温得到正极片。

有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该锂锰电池正极配方及制备方法，使用该方法制备的正极复合材料的锂离子电池具有比容量大，满足了大电流发电能力，大放电的电压平台相比高0.1V，提高了电池的使用寿命，正极片具有较好的稳定性和一致性，实用性强，易于推广使用。

具体实施方式

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的二种实施例

实施例一

一种锂锰电池正极配方，按重量百分比计算包括：电解二氧化锰70%、导电剂15%、聚四氟乙烯10%、粘合剂5%。

所述导电剂由石墨和石墨烯组成，按重量百分比计算石墨：石墨烯=1:1。

所述粘合剂为水性粘合剂。

所述水性粘合剂为103胶、103A胶、105胶、LA132中的至少一种。

一种锂锰电池正极制备方法，包括以下步骤：

S1、首先将聚四氟乙烯配置成2%的水溶液，采用 低速缓慢加入的方法，边加边搅拌，将配置好的溶液I封存待用；

S2、将电解二氧化锰和粘合剂先进行机械混合，然后将混合均匀后的溶液I倒入含有配置好的聚四氟乙烯溶液的混合动力搅拌机中进行混合，混合时间为15min，得到混合液II；

S3、按配方比例分3次向混合溶液II中加入石墨，并高速搅拌至石墨分散均匀后加入相应比例的石墨烯，高速搅拌至石墨烯分散均匀，每次加完后高速搅拌15分钟，最后在混合搅拌1.5小时，得到悬浊液；

S4、将悬浊液I均匀涂在集流体上，并在真空干燥箱中进行干燥，使得溶剂完全蒸发，冷却至室温得到正极片。

实施例二

一种锂锰电池正极配方，按重量百分比计算包括：电解二氧化锰90%、导电剂6%、聚四氟乙烯3%、粘合剂1%。

所述导电剂由石墨和石墨烯组成，按重量百分比计算石墨：石墨烯=1:1。

所述粘合剂为水性粘合剂。

所述水性粘合剂为103胶、103A胶、105胶、LA132中的至少一种。

一种锂锰电池正极制备方法，包括以下步骤：

S1、首先将聚四氟乙烯配置成2%的水溶液，采用 低速缓慢加入的方法，边加边搅拌，将配置好的溶液I封存待用；

S2、将电解二氧化锰和粘合剂先进行机械混合，然后将混合均匀后的溶液I倒入含有配置好的聚四氟乙烯溶液的混合动力搅拌机中进行混合，混合时间为15min，得到混合液II；

S3、按配方比例分3次向混合溶液II中加入石墨，并高速搅拌至石墨分散均匀后加入相应比例的石墨烯，高速搅拌至石墨烯分散均匀，每次加完后高速搅拌15分钟，最后在混合搅拌1.5小时，得到悬浊液；

S4、将悬浊液I均匀涂在集流体上，并在真空干燥箱中进行干燥，使得溶剂完全蒸发，冷却至室温得到正极片。

通过多次试验对实施例一和实施例二进行研究，实施例一中的锂锰电池的比容量比较小，不能满足大电流发电能力；实施例二中的锂锰电池的比容量比较大，能满足大电流发电能力，从而得出锂锰电池中电解二氧化锰的含量大直接影响到锂锰电池的比容量和发电能力。

综上所述

该锂锰电池正极配方及制备方法，使用该方法制备的正极复合材料的锂离子电池具有比容量大，满足了大电流发电能力，大放电的电压平台相比高0.1V，提高了电池的使用寿命，正极片具有较好的稳定性和一致性，实用性强，易于推广使用。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种锂锰电池正极配方，其特征在于，按重量百分比计算包括：电解二氧化锰70%-90%、导电剂6%-15%、聚四氟乙烯3%-10%、粘合剂1%-5%。

2.根据权利要求1所述的一种锂锰电池正极配方，其特征在于，所述导电剂由石墨和石墨烯组成，按重量百分比计算石墨：石墨烯=1:1。

3.根据权利要求1所述的一种锂锰电池正极配方，其特征在于，所述粘合剂为水性粘合剂。

4.根据权利要求3所述的一种锂锰电池正极配方，其特征在于，所述水性粘合剂为103胶、103A胶、105胶、LA132中的至少一种；

一种锂锰电池正极制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、首先将聚四氟乙烯配置成1-3%的水溶液，采用 低速缓慢加入的方法，边加边搅拌，将配置好的溶液I封存待用；

S2、将电解二氧化锰和粘合剂先进行机械混合，然后将混合均匀后的溶液I倒入含有配置好的聚四氟乙烯溶液的混合动力搅拌机中进行混合，混合时间为10min-20min，得到混合液II；

S3、按配方比例分2～3次向混合溶液II中加入石墨，并高速搅拌至石墨分散均匀后加入相应比例的石墨烯，高速搅拌至石墨烯分散均匀，每次加完后高速搅拌15分钟，最后在混合搅拌1～1.5小时，得到悬浊液；

S4、将悬浊液I均匀涂在集流体上，并在真空干燥箱中进行干燥，使得溶剂完全蒸发，冷却至室温得到正极片。