CN109378477A - 锂电池正极材料 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了锂电池正极材料，包括正极活性物质、粘结剂、导电剂、导电增强剂、分散剂、以及合浆溶剂；各组分的质量百分比为：正极活性物质62‑80％，粘结剂5‑10％，导电剂5‑12％，导电增强剂3‑6％，分散剂0.2‑1％、助剂1‑3％、合浆溶剂2‑6％，所述合浆溶剂为N,N‑二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四甲基脲、磷酸三甲酯、二甲基甲酰胺、水混合而成的混合溶剂。本发明实现锂电池高温性能优良，而且容量保持率高、循环性能好、使用寿命长。

Description

锂电池正极材料
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种锂电池正极材料。
背景技术
随着锂电池的广泛应用和快速发展，人们对锂离子电池的性能要求也越来越高，不仅要求锂电池具有较高的容量，而且要求在反复的充放电过程中具有较好的容量保持率，表现出良好的循环性能，具有较长的使用寿命。
为了提高电池容量，通常有以下两种方法，一是提高电极活性物质的比容量，二是提高电极活性物质在正极材料中的比例，同时降低其他物质如粘结剂、导电剂等的含量。由于正极活性物质的比容量是电极活性物质本身的特性，只有通过对电极活性物质进行改进才能实现正极活性物质比容量的提高，因此改变正极活性物质的比容量比较困难，因而目前常用的方法是是通过降低导电剂等物质在正极材料中的含量，以提高正极活性物质的含量，从而提高电池的容量。
正极是锂电池最重要的组成部分，决定了电池的核心电化学性能，因此合理的正极浆料配方及其制备方法是锂电池性能能否发挥的首要条件。现在锂电池的制造过程中通常在正极浆料中加入含量较高的炭黑、导电石墨等导电剂来提高正极活性物质之间及正极活性物质与集流体之间的导电特性，但是导电石墨和炭黑类导电性能较低，且加入较多的炭黑、导电石墨等导电剂会相应减少正极活性物质的含量，从而减小电池的容量。
提高电池的能量密度，一是削减对产生电力没有贡献的部材，比如减薄正负极的集电体及隔膜、减少粘结剂及导电辅助材料等，是通过电池设计来提高。但这种做法存在极限限制；二是通过增大电极活性物质的单位重量或者单位体积的容量，通过增加浆料中活性物质的量，来提高单位面积中活性物质质量，从而能够提高材料大倍率充放电性能以及能量密度，但是提高活性物质的质量的同时会带来掉粉等影响，因此，在不影响电池性能的前提下，电池浆料中活性物质的比例尤其重要。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，而提供一种锂电池正极材料，从而实现锂电池高温性能优良，而且容量保持率高、循环性能好、使用寿命长。为了达到上述目的，本发明技术方案如下：
锂电池正极材料，包括正极活性物质、粘结剂、导电剂、导电增强剂、分散剂、以及合浆溶剂；各组分的质量百分比为：正极活性物质62-80％，粘结剂5-10％，导电剂5-12％，导电增强剂3-6％，分散剂0.2-1％、助剂1-3％、合浆溶剂2-6％，所述合浆溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四甲基脲、磷酸三甲酯、二甲基甲酰胺、水混合而成的混合溶剂。
具体的，所述正极活性物质为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂、或磷酸锰锂中的其中一种。
具体的，所述粘结剂为聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯。
具体的，所述导电剂为石墨烯,所述石墨烯为浓度为4％的石墨烯分散液。
具体的，所述导电增强剂为碳纳米管或碳纳米纤维。
具体的，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。
具体的，所述助剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、或环糊精中的一种或几种。
具体的，所述合浆溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四甲基脲、磷酸三甲酯、二甲基甲酰胺、水按照摩尔比为(5-6)：(1-4)：(0.5-1)：(0.5-1)：(2-3)：(5-6)的比例混合而成的混合溶剂。
具体的，包括正极活性物质、粘结剂、导电剂、导电增强剂、分散剂、以及合浆溶剂；各组分的质量百分比为：正极活性物质80％，粘结剂5％，导电剂6％，导电增强剂3％，分散剂0.2％、助剂2％、合浆溶剂3.8％。
具体的，包括正极活性物质、粘结剂、导电剂、导电增强剂、分散剂、以及合浆溶剂；各组分的质量百分比为：正极活性物质62％，粘结剂10％，导电剂12％，导电增强剂6％，分散剂1％、助剂3％、合浆溶剂6％。
与现有技术相比，本发明锂电池正极材料的有益效果主要体现在：通过加入导电增强剂与分散剂，使浆料中的固体物质能均匀稳定分散，不会产生团聚现象，锂电池正极材料高温性能优良，而且容量保持率高、循环性能好、使用寿命长；采用石墨烯作为导电剂，能够明显提高电芯的导电性；使用的粘结剂具有较好的粘结性，剥离强度高；石墨烯配合粘结剂及其他助剂，通过大量实验调整石墨烯、粘结剂等原料的种类以及含量，使得最终制得的锂电池正极中活性物质的量大大提高，单体电芯的充放电性能和能量密度也大大提高；合浆溶剂避免使用价格昂贵，吸湿性高的NMP，从而避免对正极材料的性能造成影响。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1：
锂电池正极材料，包括正极活性物质、粘结剂、导电剂、导电增强剂、分散剂、以及合浆溶剂；各组分的质量百分比为：正极活性物质80％，粘结剂5％，导电剂6％，导电增强剂3％，分散剂0.2％、助剂2％、合浆溶剂3.8％，合浆溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四甲基脲、磷酸三甲酯、二甲基甲酰胺、水混合而成的混合溶剂。
正极活性物质为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂、或磷酸锰锂中的其中一种。
粘结剂为聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯。
导电剂为石墨烯,所述石墨烯为浓度为4％的石墨烯分散液。
导电增强剂为碳纳米管或碳纳米纤维。
分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。
助剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、或环糊精中的一种或几种。
合浆溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四甲基脲、磷酸三甲酯、二甲基甲酰胺、水按照摩尔比为5：4：0.5：1：2：6的比例混合而成的混合溶剂。
实施例2：
相较于实施例1的区别在于：
锂电池正极材料，包括正极活性物质、粘结剂、导电剂、导电增强剂、分散剂、以及合浆溶剂；各组分的质量百分比为：正极活性物质62％，粘结剂10％，导电剂12％，导电增强剂6％，分散剂1％、助剂3％、合浆溶剂6％。合浆溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四甲基脲、磷酸三甲酯、二甲基甲酰胺、水按照摩尔比为6：1：1：0.5：3：5的比例混合而成的混合溶剂。
实施例3：
相较于实施例1的区别在于：
锂电池正极材料，包括正极活性物质、粘结剂、导电剂、导电增强剂、分散剂、以及合浆溶剂；各组分的质量百分比为：正极活性物质75％，粘结剂7％，导电剂5％，导电增强剂5％，分散剂0.8％、助剂2.2％、合浆溶剂5％。合浆溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四甲基脲、磷酸三甲酯、二甲基甲酰胺、水按照摩尔比为5.5：3：0.8：0.8：2.5：5.5的比例混合而成的混合溶剂。
上述实施例通过加入导电增强剂与分散剂，使浆料中的固体物质能均匀稳定分散，不会产生团聚现象，锂电池正极材料高温性能优良，而且容量保持率高、循环性能好、使用寿命长；采用石墨烯作为导电剂，能够明显提高电芯的导电性；使用的粘结剂具有较好的粘结性，剥离强度高；石墨烯配合粘结剂及其他助剂，通过大量实验调整石墨烯、粘结剂等原料的种类以及含量，使得最终制得的锂电池正极中活性物质的量大大提高，单体电芯的充放电性能和能量密度也大大提高；合浆溶剂避免使用价格昂贵，吸湿性高的NMP，从而避免对正极材料的性能造成影响。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.锂电池正极材料，其特征在于：包括正极活性物质、粘结剂、导电剂、导电增强剂、分散剂、以及合浆溶剂；各组分的质量百分比为：正极活性物质62-80％，粘结剂5-10％，导电剂5-12％，导电增强剂3-6％，分散剂0.2-1％、助剂1-3％、合浆溶剂2-6％，所述合浆溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四甲基脲、磷酸三甲酯、二甲基甲酰胺、水混合而成的混合溶剂。
2.根据权利要求1所述的锂电池正极材料，其特征在于：所述正极活性物质为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂、或磷酸锰锂中的其中一种。
3.根据权利要求1所述的锂电池正极材料，其特征在于：所述粘结剂为聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯。
4.根据权利要求1所述的锂电池正极材料，其特征在于：所述导电剂为石墨烯,所述石墨烯为浓度为4％的石墨烯分散液。
5.根据权利要求1所述的锂电池正极材料，其特征在于：所述导电增强剂为碳纳米管或碳纳米纤维。
6.根据权利要求1所述的锂电池正极材料，其特征在于：所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。
7.根据权利要求1所述的锂电池正极材料，其特征在于：所述助剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、或环糊精中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的锂电池正极材料，其特征在于：所述合浆溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四甲基脲、磷酸三甲酯、二甲基甲酰胺、水按照摩尔比为(5-6)：(1-4)：(0.5-1)：(0.5-1)：(2-3)：(5-6)的比例混合而成的混合溶剂。
9.根据权利要求1所述的锂电池正极材料，其特征在于：包括正极活性物质、粘结剂、导电剂、导电增强剂、分散剂、以及合浆溶剂；各组分的质量百分比为：正极活性物质80％，粘结剂5％，导电剂6％，导电增强剂3％，分散剂0.2％、助剂2％、合浆溶剂3.8％。
10.根据权利要求1所述的锂电池正极材料，其特征在于：包括正极活性物质、粘结剂、导电剂、导电增强剂、分散剂、以及合浆溶剂；各组分的质量百分比为：正极活性物质62％，粘结剂10％，导电剂12％，导电增强剂6％，分散剂1％、助剂3％、合浆溶剂6％。
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