CN108428897A - 锂离子电池正极材料、锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池 - Google Patents
锂离子电池正极材料、锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108428897A CN108428897A CN201810264814.4A CN201810264814A CN108428897A CN 108428897 A CN108428897 A CN 108428897A CN 201810264814 A CN201810264814 A CN 201810264814A CN 108428897 A CN108428897 A CN 108428897A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium
- positive
- ion battery
- carbon nanotube
- walled carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明提供了一种锂离子电池正极材料、锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池,涉及锂离子电池技术领域,所述锂离子电池正极材料,包括正极活性物质95‑99wt%,正极粘合剂0.5‑2wt%,正极导电剂0.5‑3wt%,所述正极导电剂包括单壁碳纳米管和导电碳黑,改善了现有正极材料中导电剂添加量多,导电能力有限的技术问题,通过单壁碳纳米管与导电碳黑相互配合作为正极导电剂,利用单壁碳纳米管的高管径比结构将导电碳黑和正极活性物质紧密结合,有效提高正极导电剂的导电能力,减少正极导电剂的添加量,提高了锂离子电池的能量密度和电池倍率放电时的容量发挥及放电平台。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域,尤其是涉及一种锂离子电池正极材料、锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池。
背景技术
锂离子电池自上世纪九十年代实现规模化生产以来,以其高体积能量比、高重量能量比、高电压、低放电率、无记忆效应和长循环寿命等优点被广泛应用于各个领域。
近年来,随着动力汽车及储能产业的发展,对锂离子动力电池的能量密度提出了更高要求,迫切需求进一步提高正极材料中活性物质的含量,同时需要兼顾倍率放电性能,但是现有的正极材料多采用导电碳黑为导电剂,其添加量多且导电能力有限,限制了活性物质含量的增加,且通过增加导电碳黑的添加量,对倍率性能改善并不明显。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种锂离子电池正极材料,以缓解现有的锂离子动力电池正极中导电剂多采用导电碳黑,其添加量多且导电能力有限,限制了活性物质含量的增加的技术问题。
本发明提供的锂离子电池正极材料,包括正极正极活性物质 95-99wt%,正极粘合剂0.5-2wt%,正极导电剂0.5-3wt%,所述正极导电剂包括单壁碳纳米管和导电碳黑。
进一步的,所述正极导电剂为单壁碳纳米管与导电碳黑的混合物,其中单壁碳纳米管占正极材料中比例0.02-2.5wt%,优选为 0.04-2.0wt%。且单壁碳纳米管与导电碳黑的质量比为1:(1-40),优选为1:(3-20)。
进一步的,所述单壁碳纳米管的管径为0.1-3nm,长度为1-50μm。
进一步的,所述正极活性物质选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂、镍钴锰锂氧化物或镍钴铝锂氧化物中的至少一种。
进一步的,所述正极粘合剂选自聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、丙烯腈共聚物、海藻酸钠、壳聚糖和壳聚糖衍生物中的至少一种。
本发明的目的之二在于提供一种锂离子电池正极片,包括正极集流体和本发明提供的锂离子电池正极材料,所述锂离子电池正极材料涂覆于所述正极集流体上。
本发明的目的之三在于提供上述锂离子电池正极片的制备方法,包括如下步骤:
将正极活性物质、正极粘合剂和正极导电剂溶解于溶剂中,混合均匀,制成正极浆料,将正极浆料涂覆于正极集流体上,干燥,得到锂离子电池正极片。
进一步的,锂离子电池正极片的制备方法包括如下步骤:
(a)将单壁碳纳米管溶解于溶剂中,将单壁碳纳米管预分散,得到单壁碳纳米管预分散溶液;
(b)将正极活性物质、正极粘合剂和导电碳黑溶解于溶剂中,混合均匀,再加入单壁碳纳米管预分散溶液混合均匀,即制成正极浆料;
(c)将正极浆料涂覆于正极集流体上,干燥,得到锂离子电池正极片。
进一步的,所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
本发明的目的之四在于提供一种锂离子电池,包括本发明提供的锂离子电池正极材料或锂离子电池正极片。
本发明提供的锂离子电池正极材料,通过单壁碳纳米管与导电碳黑相互配合作为正极导电剂,利用单壁碳纳米管的高管径比结构将导电碳黑和正极活性物质紧密结合,形成广泛的网络结构,从而有效提高正极导电剂的导电能力,减少正极导电剂的添加量,提高正极活性物质添加比例,有效提高锂离子电池的能量密度,提高锂离子的扩散速率,降低电荷转移电阻,从而提高了锂离子电池倍率放电时的容量发挥及放电平台,满足动力汽车及储能产业对锂离子动力电池的要求。
本发明提供的锂离子电池正极片,通过将本发明提供的锂离子电池正极材料涂覆于正极集流体上,减少了正极导电剂的含量,提高了正极活性物质含量,从而有效提高了锂离子电池的能量密度,满足动力汽车及储能产业对锂离子动力电池的要求。
本发明提供的锂离子电池正极片的制备方法,工艺简单,操作方便,能够适用于工业化大生产,显著提高生产效率。
本发明提供的锂离子电池,通过本发明提供的锂离子电池正极材料或本发明提供的锂离子电池正极片制备而成,其能量密度更高,大电流放电平台更高,能够有效满足动力汽车及储能产业对锂离子动力电池的要求。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
根据本发明的一个方面,本发明提供了一种锂离子电池正极材料,包括正极活性物质95-99wt%,正极粘合剂0.5-2wt%,正极导电剂0.5-3wt%,所述正极导电剂包括单壁碳纳米管和导电碳黑。
在本发明中,正极活性物质在正极材料中典型但非限制性的占比如为95wt%、95.2wt%、95.5wt%、95.8wt%、96wt%、96.2wt%、96.5wt%、 96.8wt%、97wt%、97.2wt%、97.5wt%、97.8wt%、98wt%、98.2wt%、 98.5wt%、98.8wt%或99wt%。
正极粘合剂在正极材料中的典型但非限制性的占比如为 0.5wt%、0.55wt%、0.6wt%、0.65wt%、0.7wt%、0.75wt%、0.8wt%、 0.85wt%、0.9wt%、0.95wt%、1wt%、1.05wt%、1.1wt%、1.15wt%、1.2wt%、1.25wt%、1.3wt%、1.35wt%、1.4wt%、1.45wt%、1.5wt%、 1.55wt%、1.6wt%、1.65wt%、1.7wt%、1.75wt%、1.8wt%、1.85wt%、1.9wt%、1.95wt%或2wt%。
正极导电剂在正极材料的典型但非限制性的占比如为0.5wt%、 0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%、1wt%、1.1wt%、1.2wt%、1.3wt%、 1.4wt%、1.5wt%、1.6wt%、1.7wt%、1.8wt%、1.9wt%、2wt%、2.1wt%、2.2wt%、2.3wt%、2.4wt%、2.5wt%、2.6wt%、2.7wt%、2.8wt%、2.9wt%或3wt%。
在本发明中,正极导电剂包括但不限于导电碳黑和单壁碳纳米管,还可以包括导电石墨等。其中,导电碳黑包括但不限于乙炔黑、科琴黑和Super P等,其中乙炔黑是由碳化钙法或石脑油(粗汽油) 热解时副产气分解精制得到的纯度99%以上的乙炔,再经连续热解后得到的碳黑。
Super P:小颗粒导电碳黑,为纯黑色极细粉末,密度为 0.02-0.03g/cm3,采用电石法制备而成,即先用电石制成乙炔气,经净化,使乙炔气在1400℃左右高温下隔绝空气进行裂解,再经冷却,收集而得。
科琴黑具有独特的支链形态,使得其导电接触点多,支链形成较多的导电通路,具有较高的导电性。
单壁碳纳米管属于碳纳米管中的一种,其为单层结构,具有优异的力学、电学和化学性能。
本发明提供的锂离子电池正极材料,通过单壁碳纳米管与导电碳黑相互配合作为正极导电剂,利用单壁碳纳米管的高管径比结构将导电碳黑和正极活性物质紧密结合,形成广泛的网络结构,从而有效提高正极导电剂的导电能力,减少正极导电剂的添加量,提高正极活性物质添加比例,有效提高锂离子电池的能量密度,提高锂离子的扩散速率,降低电荷转移电阻,从而提高了锂离子电池倍率放电时的容量发挥及放电平台,能够满足动力汽车及储能产业对锂离子动力电池的要求。
在本发明的一种优选实施方式中,正极导电剂为单壁碳纳米管与导电碳黑的混合物,且单壁碳纳米管与导电碳黑的质量比为1: (1-40),优选为1:(3-20)。
在本发明的典型但非限制性的实施方式中,单壁碳纳米管与导电碳黑的质量比如为1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、 1:11、1:12、1:13、1:14、1:15、1:16、1:17、1:18、1:19、1:20、1:21、 1:22、1:23、1:24、1:25、1:26、1:27、1:28、1:29、1:30、1:31、1:32、 1:33、1:34、1:35、1:36、1:37、1:38、1:39或1:40。
当正极导电剂为单壁碳纳米管与导电碳黑的混合物,且单壁碳纳米管与导电碳黑的质量为1:(1-40)时,其正极导电剂的导电性能好,能够显著降低正极导电剂在正极材料中的占比,从而提高正极活性物质在正极材料的占比,以提高锂离子电池的能量密度,尤其是当单壁碳纳米管与导电碳黑的质量比为1:(3-20)时,其导电性能更佳,更能降低正极导电剂在正极材料中的占比。
在本发明的一种优选实施方式中,单壁碳纳米管的管径为 0.1-3nm,长度为1-50μm。
在本发明的典型但非限制性的实施方式中,单壁碳纳米管的管径如为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、 1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、 2.8、2.9或3nm。
在本发明的典型但非先限制性的实施方式中,单壁碳纳米管的长度为1、2、5、8、10、12、15、18、20、22、25、28、30、32、35、 38、40、42、45、48或50μm。
在本发明中,单壁碳纳米管的长径比大,当其用于锂离子电池正极材料中时,其能够广泛牢固的紧密连接正极活性物质和导电碳黑,以有利于离子的迁移,从而提高导电性能。
在本发明的一种优选实施方式中,正极活性物质选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂、镍钴锰锂氧化物或镍钴铝锂氧化物中的至少一种。
在本发明的典型但非限制性的实施方式中,正极活性物质可以为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂、镍钴锰锂氧化物或镍钴铝锂氧化物,也可以为上述任意两种的混合物,如钴酸锂和锰酸锂的混合物,镍酸锂和磷酸铁锂的混合物、磷酸钒锂和磷酸锰锂的混合物等,还可以为上述任意三种及三种以上的混合物,如为钴酸锂、锰酸锂和镍酸锂的混合物、磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂和镍钴锰锂氧化物的混合物等。
在本发明的一种优选实施方式中,正极粘合剂选自聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、丙烯腈共聚物、海藻酸钠、壳聚糖和壳聚糖衍生物中的至少一种。
在本发明的典型但非限制性的实施方式中,正极粘合剂可以为聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、丙烯腈共聚物、海藻酸钠、壳聚糖和壳聚糖衍生物中的任意一种,也可以为上述物质中几种的组合物。
根据本发明的第二个方面,本发明提供了一种锂离子电池正极片,包括正极集流体和本发明第一个方面所提供的锂离子电池正极材料,锂离子电池正极材料涂覆于正极集流体上。
在本发明中,正极集流体选自铝箔或铝合金箔。
通过选用铝箔或铝合金箔作为正极集流体,以保持锂离子电池正极片的良好的电性能。
本发明提供的锂离子电池正极片,通过将本发明提供的锂离子电池正极材料涂覆于正极集流体上,减少了正极导电剂的含量,提高了正极活性物质含量,从而有效提高了锂离子电池的能量密度,满足动力汽车及储能产业对锂离子动力电池的要求。
根据本发明的第三个方面,本发明提供了上述锂离子电池正极片的制备方法,包括如下步骤:
将正极活性物质、正极粘合剂和正极导电剂溶解于溶剂中,混合均匀,制成正极浆料,将正极浆料涂覆于正极集流体上,干燥,得到锂离子电池正极片。
本发明提供的锂离子电池正极片的制备方法,工艺简单,操作方便,能够适用于工业化大生产,显著提高生产效率。
在本发明的一种优选实施方式中,锂离子电池正极片的制备方法具体包括如下步骤:
(a)将单壁碳纳米管溶解于溶剂中,将单壁碳纳米管预分散,得到单壁碳纳米管预分散溶液;
(b)将正极活性物质、正极粘合剂和导电碳黑溶解于溶剂中,混合均匀,再加入单壁碳纳米管预分散溶液混合均匀,即制成正极浆料;
(c)将正极浆料涂覆于正极集流体上,干燥,得到锂离子电池正极片。
由于单壁碳纳米管的管径很小,使得其比表面能高,不易分散,因此,在本发明该优选实施方式中,先将单壁碳纳米管进行预分散后,在于其它物质进行混合制成正极浆料,以保证单壁碳纳米管在正极浆料中均匀稳定分散。
在本发明的进一步优选实施方式中,将步骤(a)制得的单壁碳纳米管预分散溶液分成两份,分批次与正极粘合剂和正极活性物质混合,更有利于单壁碳碳纳米管的稳定均匀分散。
在本发明中,用于作为单壁碳纳米管预分散的溶剂和制备正极浆料的溶剂可以相同,也可以不同,但是两种溶剂能够互溶。
在本发明的更进一步优选实施方式中,用于作为单壁碳纳米管预分散的溶剂和制备正极浆料的溶剂均为N-甲基吡咯烷酮。
在本发明的一种优选实施方式中,步骤(a)制得的单壁碳纳米管预分散溶液中还能够溶解有聚乙烯吡咯烷酮、聚偏二氟乙烯或聚硅氧烷等正极粘合剂。
根据本发明的第四个方面,本发明提供了一种锂离子电池,本发明提供的锂离子电池包括本发明第一个方面提供的锂离子电池正极材料或本发明第二个方面提供的锂离子电池正极片。
本发明提供的锂离子电池,通过本发明提供的锂离子电池正极材料或本发明提供的锂离子电池正极片制备而成,其能量密度更高,大电流放电平台更高,能够有效满足动力汽车及储能产业对锂离子动力电池的要求。
在本发明的一种优选实施方式中,锂离子电池还包括锂离子电池负极片和隔膜。
其中,锂离子电池负极片由锂离子电池负极材料涂覆于负极集流体上制备而成。
负极集流体为铜箔或铜合金箔。
在本发明的一种优选实施方式中,锂离子电池负极材料包括 92-98wt%的负极活性物质,0.5-3.5wt%的负极导电剂和1.5%-5%的负极粘合剂。
在本发明的典型但非限制性的实施方式中,负极活性物质在负极材料中的占比如为92wt%、92.5wt%、93wt%、93.5wt%、94wt%、 94.5wt%、95wt%、95.5wt%、96wt%、96.5wt%、97wt%、97.5wt%或 98wt%。
负极导电剂在负极材料中的典型但非限制性的占比如为0.5wt%、0.8wt%、1wt%、1.2wt%、1.5wt%、1.8wt%、2wt%、2.2wt%、 2.5wt%、2.8wt%或3wt%。
负极粘合剂在负极材料中的典型但非限制性的占比如为 1.5wt%、1.8wt%、2wt%、2.2wt%、2.5wt%、2.8wt%、3wt%、3.2wt%、 3.5wt%、3.8wt%、4wt%、4.2wt%、4.5wt%、4.8wt%或5wt%。
在本发明的典型但非限制性实施方式中,负极活性物质为人造石墨;负极导电剂为导电碳黑;负极粘合剂选自聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、丙烯腈共聚物、海藻酸钠、壳聚糖和壳聚糖衍生物中的一种或几种的组合物,更优选为羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶的组合物。
下面结合实施例和对比例对本发明提供的技术方案做进一步的描述。
实施例1
本实施例提供了一种锂离子电池,包括锂离子电池正极片和锂离子电池负极片,其锂离子电池正极片由锂离子电池正极材料涂覆于铝箔上制备而成,锂离子电池正极材料由如下原料制备而成:95wt%的钴酸锂、2.2wt%的聚偏氟乙烯、2.1wt%的Super P和0.7wt%的单壁碳纳米管;锂离子电池负极片由锂离子电池负极材料涂覆于铜箔上制备而成,负极材料由如下原料制备而成:94.5wt%的人造石墨、1.9wt%的Super P、1.5wt%的羧甲基纤维素钠和2.1wt%的丁苯橡胶。
实施例2
本实施例提供了一种锂离子电池,包括锂离子电池正极片和锂离子电池负极片,其锂离子电池正极片由锂离子电池正极材料涂覆于铝箔上制备而成,锂离子电池正极材料由如下原料制备而成:99wt%的钴酸锂、0.5wt%的聚偏氟乙烯、0.45wt%的Super P和0.05wt%的单壁碳纳米管;锂离子电池负极片与实施例1中的锂离子电池负极片相同,在此不再赘述。
实施例3
本实施例提供了一种锂离子电池,包括锂离子电池正极片和锂离子电池负极片,其锂离子电池正极片由锂离子电池正极材料涂覆于铝箔上制备而成,锂离子电池正极材料由如下原料制备而成:97wt%的钴酸锂、1.32wt%的聚偏氟乙烯、1.6wt%的Super P和0.08wt%的单壁碳纳米管;锂离子电池负极片与实施例1中的锂离子电池负极片相同,在此不再赘述。
实施例4
本实施例提供了一种锂离子电池,包括锂离子电池正极片和锂离子电池负极片,其锂离子电池正极片由锂离子电池正极材料涂覆于铝箔上制备而成,锂离子电池正极材料由如下原料制备而成:98.48wt%的钴酸锂、1wt%的聚偏氟乙烯、0.4wt%的Super P和0.12wt%的单壁碳纳米管;锂离子电池负极片与实施例1中的锂离子电池负极片相同,在此不再赘述。
实施例5
本实施例提供了一种锂离子电池,包括锂离子电池正极片和锂离子电池负极片,其锂离子电池正极片由锂离子电池正极材料涂覆于铝箔上制备而成,锂离子电池正极材料由如下原料制备而成:97.42wt%的钴酸锂、1wt%的聚偏氟乙烯、1.5wt%的Super P和0.08wt%的单壁碳纳米管;锂离子电池负极片与实施例1中的锂离子电池负极片相同,在此不再赘述。
实施例6
本实施例提供了一种锂离子电池,本实施例与实施例5的不同之处在于,Super P在锂离子电池正极材料中的占比为1.56wt%,单壁碳纳米管在锂离子电池正极材料中的占比为0.02wt%。
实施例7
本实施例提供了一种锂离子电池,本实施例与实施例5的不同之处在于,Super P在锂离子电池正极材料中的占比为0.2wt%,单壁碳纳米管在锂离子电池正极材料中的占比为1.38wt%。
实施例8
实施例8提供了一种锂离子电池的制备方法,包括如下步骤:
(A)制备锂离子电池正极片,具体按照如下方法进行:
(A1)将单壁碳纳米管溶解于N-甲基吡咯烷酮中,将单壁碳纳米管预分散,得到单壁碳纳米管预分散溶液;
(A2)将钴酸锂、聚偏氟乙烯和Super p溶解于N-甲基吡咯烷酮中,混合均匀,并分批次将单壁碳纳米管预分散溶液加入,使其混合均匀,即制成正极浆料;
(A3)将正极浆料均匀双面涂覆于12μm厚的铝箔上,依次进行干燥、辊压、贴胶和模切,得到锂离子电池正极片。
(B)制备锂离子电池负极片,具体按照如下方法进行:
将人造石墨、Super P、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶溶解于去离子水溶剂中,混合均匀,制成负极浆料,将负极浆料均匀双面涂覆于 6μm厚的铜箔上,依次进行干燥、辊压、模切,得到锂离子电池负极片。
(C)提供12μm厚的单面陶瓷隔膜
(D)将锂离子电池正极片、单面陶瓷隔膜和锂离子电池负极片依次层叠设置后进行卷绕,极耳点焊,铝塑膜封装,再注入适量的电解液,经过化成分容,得到锂离子电池。
对比例1
本对比例提供了一种锂离子电池,本对比例与实施例5的不同之处在于,Super P在锂离子电池正极材料中的占比为1.58wt%,且未加入单壁碳纳米管。
对比例2
本对比例提供了一种锂离子电池,本对比例与实施例5的不同之处在于,采用双壁碳纳米管替代单壁碳纳米管。
对比例3
本对比例提供了一种锂离子电池,本对比例与实施例5的不同之处在于,采用导电石墨替代Super P。
对比例1-3提供的锂离子电池的制备方法同实施例5提供的锂离子电池的制备方法相同,在此不再赘述。
试验例
将实施例1-8和对比例1-3提供的锂离子电池进行放电容量和放电倍率测试,结果如下表1所示:
表1锂离子电池放电容量和放电倍率性能测试数据表
从表中实施例1-5与对比例1-3的对比可以看出,实施例1-5提供的锂离子电池的放电倍率、放电容量和放电平台均更高,这说明本发明提供的锂离子电池,通过单壁碳纳米管与导电碳黑相互配合作为正极导电剂,利用单壁碳纳米管的高管径比结构将导电碳黑和正极活性物质紧密结合,形成广泛的网络结构,从而有效提高正极导电剂的导电能力,减少正极导电剂的添加量,提高正极活性物质添加比例,有效提高锂离子电池的能量密度,提高锂离子的扩散速率,降低电荷转移电阻,从而提高了锂离子电池倍率放电时的容量发挥及放电平台,能够满足动力汽车及储能产业对锂离子动力电池的要求。
从表中实施例1-5与实施例6-7的对比可以看出,当单壁碳纳米管与导电碳黑的质量比为1:(1-40)时,单壁碳纳米管将导电碳黑和正极活性物质结合紧密,形成网络结构更广泛,能够降低正极导电剂在正极材料中的占比,提高正极活性物质在正极材料的占比,使得锂离子电池的能量密度、锂离子电池倍率放电时的容量发挥及放电平台显著提高,尤其是当单壁碳纳米管与导电碳黑的质量比为1:20时,其导电性能更佳,更能降低正极导电剂在正极材料中的占比,锂离子电池能量密度锂离子电池倍率放电时的容量发挥及放电平台更高。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种锂离子电池正极材料,其特征在于,包括正极活性物质95-99wt%,正极粘合剂0.5-2wt%,正极导电剂0.5-3wt%,所述正极导电剂包括单壁碳纳米管和导电碳黑。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料,其特征在于,所述正极导电剂为单壁碳纳米管与导电碳黑的混合物,且单壁碳纳米管与导电碳黑的质量比为1:(1-40),优选为1:(3-20)。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料,其特征在于,所述单壁碳纳米管的管径为0.1-3nm,长度为1-50μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的锂离子电池正极材料,其特征在于,所述正极活性物质选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂、镍钴锰锂氧化物或镍钴铝锂氧化物中的至少一种。
5.根据权利要求1-3任一项所述的锂离子电池正极材料,其特征在于,所述正极粘合剂选自聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、丙烯腈共聚物、海藻酸钠、壳聚糖和壳聚糖衍生物中的至少一种。
6.一种锂离子电池正极片,其特征在于,包括正极集流体和权利要求1-5任一项所述的锂离子电池正极材料,所述锂离子电池正极材料涂覆于所述正极集流体上。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池正极片的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
将正极活性物质、正极粘合剂和正极导电剂溶解于溶剂中,混合均匀,制成正极浆料,将正极浆料涂覆于正极集流体上,干燥,得到锂离子电池正极片。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池正极片的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(a)将单壁碳纳米管溶解于溶剂中,使单壁碳纳米管预分散,得到单壁碳纳米管预分散溶液;
(b)将正极活性物质、正极粘合剂和导电碳黑溶解于溶剂中,混合均匀,再加入单壁碳纳米管预分散溶液混合均匀,即制成正极浆料;
(c)将正极浆料涂覆于正极集流体上,干燥,得到锂离子电池正极片。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池正极片的制备方法,其特征在于,所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
10.一种锂离子电池,其特征在于,包括权利要求1-5任一项所述的锂离子电池正极材料或权利要求6所述的锂离子电池正极片。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810264814.4A CN108428897A (zh) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | 锂离子电池正极材料、锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810264814.4A CN108428897A (zh) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | 锂离子电池正极材料、锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108428897A true CN108428897A (zh) | 2018-08-21 |
Family
ID=63159434
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810264814.4A Pending CN108428897A (zh) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | 锂离子电池正极材料、锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108428897A (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109904412A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-06-18 | 深圳新恒业电池科技有限公司 | 一种组合物、制备方法及其在离子电池正极材料中的应用 |
CN110718680A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-01-21 | 深圳中华自行车(集团)股份有限公司 | 一种锰酸锂电池正极片及其制备方法 |
CN112103505A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-18 | 深圳中科瑞能实业有限公司 | 提高锂离子电池高温循环性能的磷酸铁锂材料、锂电池正极 |
CN114792804A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-07-26 | 北京理工大学重庆创新中心 | 一种3d打印正极墨水及应用其的正极成型方法和应用 |
EP4038683A4 (en) * | 2019-10-04 | 2023-07-05 | Yazaki Corporation | HIGH PURITY SWCNT ADDITIVE FOR IMPROVING PERFORMANCE IN A LITHIUM-ION BATTERY |
CN117174905A (zh) * | 2023-09-01 | 2023-12-05 | 东阳利维能新能源科技有限公司 | 一种高电导性高容量正极极片、锂电池及其制备方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105470517A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-04-06 | 东莞市迈科科技有限公司 | 一种具有高能量密度的正极及其浆料以及包含该正极的电池 |
CN106207092A (zh) * | 2016-09-20 | 2016-12-07 | 广东国光电子有限公司 | 一种导电剂组合型锂离子电池正极极片及其制作方法 |
CN106252712A (zh) * | 2016-08-20 | 2016-12-21 | 深圳市比克动力电池有限公司 | 一种锂离子二次电池 |
CN106602069A (zh) * | 2015-10-20 | 2017-04-26 | 深圳市比克动力电池有限公司 | 锂离子电池正极材料、正极和锂离子电池 |
CN106848326A (zh) * | 2017-02-15 | 2017-06-13 | 深圳市沃特玛电池有限公司 | 正极极片及锂离子电池 |
-
2018
- 2018-03-28 CN CN201810264814.4A patent/CN108428897A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106602069A (zh) * | 2015-10-20 | 2017-04-26 | 深圳市比克动力电池有限公司 | 锂离子电池正极材料、正极和锂离子电池 |
CN105470517A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-04-06 | 东莞市迈科科技有限公司 | 一种具有高能量密度的正极及其浆料以及包含该正极的电池 |
CN106252712A (zh) * | 2016-08-20 | 2016-12-21 | 深圳市比克动力电池有限公司 | 一种锂离子二次电池 |
CN106207092A (zh) * | 2016-09-20 | 2016-12-07 | 广东国光电子有限公司 | 一种导电剂组合型锂离子电池正极极片及其制作方法 |
CN106848326A (zh) * | 2017-02-15 | 2017-06-13 | 深圳市沃特玛电池有限公司 | 正极极片及锂离子电池 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109904412A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-06-18 | 深圳新恒业电池科技有限公司 | 一种组合物、制备方法及其在离子电池正极材料中的应用 |
EP4038683A4 (en) * | 2019-10-04 | 2023-07-05 | Yazaki Corporation | HIGH PURITY SWCNT ADDITIVE FOR IMPROVING PERFORMANCE IN A LITHIUM-ION BATTERY |
CN110718680A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-01-21 | 深圳中华自行车(集团)股份有限公司 | 一种锰酸锂电池正极片及其制备方法 |
CN110718680B (zh) * | 2019-10-22 | 2020-12-08 | 深圳中华自行车(集团)股份有限公司 | 一种锰酸锂电池正极片及其制备方法 |
CN112103505A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-18 | 深圳中科瑞能实业有限公司 | 提高锂离子电池高温循环性能的磷酸铁锂材料、锂电池正极 |
CN114792804A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-07-26 | 北京理工大学重庆创新中心 | 一种3d打印正极墨水及应用其的正极成型方法和应用 |
CN117174905A (zh) * | 2023-09-01 | 2023-12-05 | 东阳利维能新能源科技有限公司 | 一种高电导性高容量正极极片、锂电池及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108428897A (zh) | 锂离子电池正极材料、锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池 | |
Sun et al. | Effect of poly (acrylic acid)/poly (vinyl alcohol) blending binder on electrochemical performance for lithium iron phosphate cathodes | |
CN111600020B (zh) | 一种锂离子电池及其制备方法 | |
CN113823772B (zh) | 二次锂电池用硅碳复合材料及其制备方法 | |
CN112072067B (zh) | 一种锂硫电池用碳硫复合正极及其制备方法 | |
CN111342031B (zh) | 一种多元梯度复合高首效锂电池负极材料及其制备方法 | |
KR20150142832A (ko) | 리튬설퍼 전지용 양극조성물, 이를 포함하는 리튬설퍼 전지용 양극 및 이의 제조 방법 | |
CN113540413B (zh) | 正极材料、正极片、锂离子电池及其制备方法 | |
CN110311136A (zh) | 一种石墨烯包覆锂离子电池三元正极材料 | |
CN104201326A (zh) | 一种锂离子二次电池极片 | |
WO2021184222A1 (zh) | 一种基于石墨烯量子点及其衍生物的导电涂层材料及其应用 | |
CN109830684B (zh) | 电池正电极及其制备方法和锂离子电池 | |
CN111370642A (zh) | 一种基于石墨烯量子点及其衍生物的导电涂层材料及其应用 | |
CN110350197A (zh) | 导电剂、锂离子电池正极片及其制备方法、锂离子电池 | |
WO2023100726A1 (ja) | 非水電解液二次電池用導電材ペースト、非水電解液二次電池負極用スラリー組成物、非水電解液二次電池用負極、および非水電解液二次電池 | |
WO2023005987A1 (zh) | 两元补锂添加剂及其制备方法与应用 | |
CN111446415B (zh) | 一种硅负极片及其制备方法和用途 | |
CN114122395B (zh) | 一种钠离子电池用负极极片的制备及其应用 | |
CN108281660A (zh) | 锂离子电池正极材料、锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池 | |
CN108448056A (zh) | 一种高能量密度正极极片及其锂离子电池的制备方法 | |
CN108493406B (zh) | 高镍三元正极材料作为催化剂在制备碳纳米管方面的应用、正极材料及其制备方法、锂电池 | |
CN113258037A (zh) | 一种防过充低温倍率型负极极片及其制造方法和基于其的锂离子电池 | |
CN112713265A (zh) | 适用于硅基负极的复合导电粘结剂、制备方法和应用 | |
CN117174838B (zh) | 一种正极片及其制备方法和应用 | |
CN113851613B (zh) | 一种具有人工sei膜的硅碳负极材料及其制备方法与应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180821 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |