CN109768221A - 一种高性能的锰系材料正极浆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能的锰系材料正极浆料，包括活性物质80‑96份、导电剂1‑5份、粘结剂1‑5份和络合剂1‑5份，活性物质为LiMn2O4，LiNixCoyMn(1‑x‑y)O2，LiNi0.5Mn1.5O4和LiNi0.5Mn0.5O2中的一种或几种。导电剂为碳纳米管粉末或碳纳米管分散液，粘结剂为聚偏二氟乙烯，络合剂为乙二胺四乙酸。本发明采用乙二胺四乙酸为络合剂，能够较强的络合溶解游离出的锰离子，从而避免其在负极表面沉积，采用碳纳米管作为导电剂，提高极片电导率，降低充放电过程中的温度变化，明显改善使用含锰正极材料的锂离子电池的循环性能；通过严格控制三次加入的NMP的比例，材料的克容量相对于现有的锂电池有了大幅度的提升,并极大提高了正极膜片的空间利用率,所得到正极膜片的压实密度可以达到5.0g/cm3以上。

Description

一种高性能的锰系材料正极浆料及其制备方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体为一种高性能的锰系材料正极浆料及其制备方法，以及使用这种正极浆料制备而成的正极片。
背景技术
锂离子电池由于具有输出电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能优越、无记忆效应等优点，被广泛应用于便携式电子产品、电动汽车、中大型储能产品使用的新能源动力。
在锂离子电池中，正极材料对电池性能起着至关重要的作用。目前使用的正极材料中有较多含锰材料，如：LiMn2O4，LiNixCoyMn(1-x-y)O2，LiNi0.5Mn1.5O4，LiNi0.5Mn0.5O2等，由于姜泰勒效应使得Mn3+溶解，并发生歧化反应后沉积于负极表面，破坏SEI膜，从而影响电池的循环性能，而高温下此现象更严重，目前配方工艺制备的正极片并不能改善该情况。
发明内容
为解决现有技术存在的锂离子电池由于姜泰勒效应使得Mn3+溶解，并发生歧化反应后沉积于负极表面，破坏SEI膜，从而影响电池的循环性能，而高温下此现象更严重的缺陷，本发明提供一种高性能的锰系材料正极浆料及其制备方法。
一种高性能的锰系材料正极浆料，包括以下质量份数的各组分：活性物质80-96份、导电剂1-5份、粘结剂1-5份和络合剂1-5份，所述的活性物质为LiMn2O4，LiNixCoyMn(1-x-y)O2，LiNi0.5Mn1.5O4和LiNi0.5Mn0.5O2中的一种或几种。
进一步的，所述的导电剂为碳纳米管粉末或碳纳米管分散液，提高极片电导率，降低充放电过程中的温度变化，明显改善使用含锰正极材料的锂离子电池的循环性能。
进一步的，所述的粘结剂为聚偏二氟乙烯。
进一步的，所述的络合剂为乙二胺四乙酸。乙二胺四乙酸能够较强的络合溶解游离出的锰离子，从而避免其在负极表面沉积。
进一步的，包括以下质量份数的各组分：LiNi0.5Mn0.5O2 95份、碳纳米管粉末2.5份、聚偏二氟乙烯2份和乙二胺四乙酸0.5份。
一种高性能的锰系材料正极浆料的制备方法，包括以下步骤：
先将活性物质与导电剂、粘结剂、络合剂置于搅拌罐内干混，然后加入部分NMP(N-甲基吡咯烷酮)进行润湿，润湿后再次加入部分NMP进行捏合，最后加入适量NMP进行高速分散，分散后的浆料脱泡后即可进行涂布使用。
进一步的，三次加入的NMP的质量之比为3～5：2:1。通过严格控制三次加入的NMP的比例，材料的克容量相对于现有的锂电池有了大幅度的提升,并极大提高了正极膜片的空间利用率,所得到正极膜片的压实密度可以达到5.0g/cm3以上。
一种正极片的制备方法，将正极浆料经涂布机双面均匀的涂覆于铝箔表面后，烘干后在铝箔表面形成正极活性膜层，即得所述正极片。
优选的，所述正极活性膜层的厚度为20～200微米。
有益效果：本发明的高性能的锰系材料正极浆料采用乙二胺四乙酸为络合剂，能够较强的络合溶解游离出的锰离子，从而避免其在负极表面沉积，采用碳纳米管作为导电剂，提高极片电导率，降低充放电过程中的温度变化，明显改善使用含锰正极材料的锂离子电池的循环性能。通过严格控制三次加入的NMP的比例，材料的克容量相对于现有的锂电池有了大幅度的提升,并极大提高了正极膜片的空间利用率,所得到正极膜片的压实密度可以达到5.0g/cm3以上。
具体实施方式
实施例1
一种高性能的锰系材料正极浆料，包括以下质量份数的各组分：活性物质80份、导电剂1份、粘结剂1份和络合剂1份，所述的活性物质为LiNixCoyMn(1-x-y)O2。
先将活性物质与导电剂、粘结剂、络合剂置于搅拌罐内干混，然后加入部分NMP进行润湿，润湿后再次加入部分NMP进行捏合，最后加入适量NMP进行高速分散，分散后的浆料脱泡后即可进行涂布使用。
三次加入的NMP的质量之比为3：2:1。
一种正极片的制备方法，将正极浆料经涂布机双面均匀的涂覆于铝箔表面后，烘干后在铝箔表面形成正极活性膜层，所述正极活性膜层的厚度为200微米，即得所述正极片。
实施例2
一种高性能的锰系材料正极浆料，包括以下质量份数的各组分：活性物质96份、导电剂5份、粘结剂5份和络合剂1份，所述的活性物质为LiNixCoyMn(1-x-y)O2和LiNi0.5Mn0.5O2按照质量比为2:1的混合物。
先将活性物质与导电剂、粘结剂、络合剂置于搅拌罐内干混，然后加入部分NMP进行润湿，润湿后再次加入部分NMP进行捏合，最后加入适量NMP进行高速分散，分散后的浆料脱泡后即可进行涂布使用。三次加入的NMP的质量之比为5：2:1。
一种正极片的制备方法，将正极浆料经涂布机双面均匀的涂覆于铝箔表面后，烘干后在铝箔表面形成正极活性膜层，所述正极活性膜层的厚度为20微米，即得所述正极片。
所述的导电剂为碳纳米管粉末或碳纳米管分散液，所述的粘结剂为聚偏二氟乙烯，所述的络合剂为乙二胺四乙酸。
实施例3
一种高性能的锰系材料正极浆料，包括以下质量份数的各组分：活性物质94.5份、导电剂3份、粘结剂2份和络合剂0.5份，所述的活性物质为LiMn2O4。
先将活性物质与导电剂、粘结剂、络合剂置于搅拌罐内干混，然后加入部分NMP进行润湿，润湿后再次加入部分NMP进行捏合，最后加入适量NMP进行高速分散，分散后的浆料脱泡后即可进行涂布使用。三次加入的NMP的质量之比为4：2:1。
一种正极片的制备方法，将正极浆料经涂布机双面均匀的涂覆于铝箔表面后，烘干后在铝箔表面形成正极活性膜层，所述正极活性膜层的厚度为80微米，即得所述正极片。
所述的导电剂为碳纳米管粉末，所述的粘结剂为聚偏二氟乙烯，所述的络合剂为乙二胺四乙酸。
实施例4
一种高性能的锰系材料正极浆料，包括以下质量份数的各组分：活性物质95份、导电剂2.5份、粘结剂2份和络合剂0.5份，所述的活性物质为LiNixCoyMn(1-x-y)O2和LiNi0.5Mn0.5O2按照质量比为2:1的混合物。
先将活性物质与导电剂、粘结剂、络合剂置于搅拌罐内干混，然后加入部分NMP进行润湿，润湿后再次加入部分NMP进行捏合，最后加入适量NMP进行高速分散，分散后的浆料脱泡后即可进行涂布使用。三次加入的NMP的质量之比为5：2:1。
一种正极片的制备方法，将正极浆料经涂布机双面均匀的涂覆于铝箔表面后，烘干后在铝箔表面形成正极活性膜层，所述正极活性膜层的厚度为10微米，即得所述正极片。
所述的导电剂为碳纳米管分散液，所述的粘结剂为聚偏二氟乙烯，所述的络合剂为乙二胺四乙酸。

Claims (9)

1.一种高性能的锰系材料正极浆料，其特征在于，包括以下质量份数的各组分：活性物质80-96份、导电剂1-5份、粘结剂1-5份和络合剂1-5份，所述的活性物质为LiMn2O4，LiNixCoyMn(1-x-y)O2，LiNi0.5Mn1.5O4和LiNi0.5Mn0.5O2中的一种或几种。
2.如权利要求1所述的高性能的锰系材料正极浆料，其特征在于，所述的导电剂为碳纳米管粉末或碳纳米管分散液。
3.如权利要求1或2所述的高性能的锰系材料正极浆料，其特征在于，所述的粘结剂为聚偏二氟乙烯。
4.如权利要求3所述的高性能的锰系材料正极浆料，其特征在于，所述的络合剂为乙二胺四乙酸。
5.如权利要求1所述的高性能的锰系材料正极浆料，其特征在于，包括以下质量份数的各组分：LiNi0.5Mn0.5O2 95份、碳纳米管粉末2.5份、聚偏二氟乙烯2份和乙二胺四乙酸0.5份。
6.一种权利要求1中所述的高性能的锰系材料正极浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
先将活性物质与导电剂、粘结剂、络合剂置于搅拌罐内干混，然后加入部分NMP进行润湿，润湿后再次加入部分NMP进行捏合，最后加入适量NMP进行高速分散，分散后的浆料脱泡后即可进行涂布使用。
7.如权利要求6所述高性能的锰系材料正极浆料的制备方法，其特征在于，三次加入的NMP的质量之比为3～5：2:1。
8.一种正极片的制备方法，其特征在于，将权利要求1所述的正极浆料经涂布机双面均匀的涂覆于铝箔表面后，烘干后在铝箔表面形成正极活性膜层，即得所述正极片。
9.如权利要求8所述的正极片的制备方法，所述正极活性膜层的厚度为20～200微米。
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