CN109904387B - 一种高性能锂电池正极片制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高性能锂电池正极片制备方法，其步骤为：配浆，按照正极材料：导电剂：高分子分散剂：溶剂＝80‑96：2‑10：2‑10：100‑200，得到正极浆料；涂布；干燥即得锂电池正极片。本发明干燥过程中首先加温蒸发溶剂，使正极浆料保持分散性及界面一致性，且防止极片开裂，出现极片缺陷、掉粉现象，升温速率先快后慢，有利于极片的造孔效应，再缓慢加温，以防止极片在升温过程中发生开裂，保持恒温烘干，通过分段式加温，在极片制备完成后既保持了正极浆料分散的均一性，又降低了非活性物质含量的百分比，大大提高了锂离子电池的体积/重量能量密度，提高了放电容量，有利于锂离子电池综合性能的提升。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高性能锂电池正极片制备方法。
背景技术
在锂离子电池领域，现代社会面临的最紧迫挑战之一是高性能能源存储系统的开发，应用范围从便携式电子设备和零排放交通工具如电动汽车等到可再生能源的新兴智能电网。到目前为止，锂离子电池(LIBs)由于其高能量密度和低碳足迹，已经成为最成功的满足高要求的储能技术，然而，由于各种材料问题，LIBs充放电速率、稳定性、安全性和温度范围都很有限，这阻碍了其在许多领域的应用，尤其是锂离子电池电极的填料密度差，添加剂含量高，限制了体积/重量能量密度，因此，开发新型材料和加工工艺以保持其优点成为了一个非常关键的挑战。
在锂离子电池制浆过程中，存在导电剂难分散，极易团聚的缺点，易导致制得的电池稳定均一性不佳，且为了克服了导电剂的分散、团聚问题难免会导致电极片中非活性物质-分散剂含量增加，从而降低了导电剂的体积/重量能量密度，进而不利于锂离子电池综合性能的提升。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种高性能锂电池正极片制备方法。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种高性能锂电池正极片制备方法，其特征在于，其步骤为：
(1)配浆
按重量比正极材料：导电剂：高分子分散剂：溶剂＝80-96：2-10：2-10：100-200，加入到不锈钢机械搅拌桶中，保持转速为1500-2000r/min，搅拌分散1-2h后得到正极浆料；
(2)涂布
将涂布所用到的铝箔擦拭干净并干燥，然后将正极浆料涂布在铝箔上；
(3)干燥
将涂覆有正极浆料的铝箔放入真空干燥箱中，将干燥箱抽真空，保持真空状态，然后给干燥箱加温，干燥过程中的温度先以10℃/min快速升到100℃，保持2h，然后以5℃/min升到120℃，保持10-12h，蒸发溶剂，然后以5℃/min升至250℃，然后再以1℃/min升至280-300℃，保持恒温烘干3-5h，随后停止加热，冷却至室温，即得锂电池正极片。
作为优选，所述步骤(1)中的正极材料为镍钴锰三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂中的一种或多种混合物。
作为优选，所述步骤(1)中的导电剂为石墨烯、碳纳米管、碳纤维、科琴黑、炭黑Super P中的一种或多种混合物。
作为优选，所述步骤(1)中的高分子分散剂为乙基纤维素、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
作为优选，所述步骤(1)中的溶剂为去离子水、N-甲基吡咯烷酮、酒精中的一种或几种。
本发明的有益效果是：本发明提供一种高性能锂电池正极片制备方法，干燥过程中首先加温蒸发溶剂，使正极浆料保持分散性及界面一致性，且防止极片开裂，出现极片缺陷、掉粉现象，升温速率先快后慢，有利于极片的造孔效应，有利于后期制备电池过程中极片被电解液浸润，再缓慢加温，以防止极片在升温过程中发生开裂，保持恒温烘干，使高分子分散剂完全分解，得到具有良好分散状态的高比例正极活性材料的正极电极片，通过分段式加温，在极片制备完成后既保持了正极浆料分散的均一性，又降低了非活性物质含量的百分比，大大提高了锂离子电池的体积能量密度，提高了放电容量，有利于锂离子电池综合性能的提升。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
一种高性能锂电池正极片制备方法，其特征在于，其步骤为：
(1)配浆
按重量比正极材料：导电剂：高分子分散剂：溶剂＝80-96：2-10：2-10：100-200，加入到不锈钢机械搅拌桶中，保持转速为1500-2000r/min，搅拌分散1-2h后得到正极浆料；
(2)涂布
将涂布所用到的铝箔擦拭干净并干燥，然后将正极浆料涂布在铝箔上；
(3)干燥
将涂覆有正极浆料的铝箔放入真空干燥箱中，将干燥箱抽真空，保持真空状态，然后给干燥箱加温，干燥过程中的温度先以10℃/min快速升到100℃，保持2h，然后以5℃/min升到120℃，保持10-12h，蒸发溶剂，然后以5℃/min升至250℃，然后再以1℃/min升至280-300℃，保持恒温烘干3-5h，随后停止加热，冷却至室温，即得锂电池正极片。
作为优选，所述步骤(1)中的正极材料为镍钴锰三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂中的一种或多种混合物。
作为优选，所述步骤(1)中的导电剂为石墨烯、碳纳米管、碳纤维、科琴黑、炭黑Super P中的一种或多种混合物。
作为优选，所述步骤(1)中的高分子分散剂为乙基纤维素、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
作为优选，所述步骤(1)中的溶剂为去离子水、N-甲基吡咯烷酮、酒精中的一种或几种。
实施例1
一种高性能锂电池正极片制备方法，其步骤为：
(1)配浆
称取80份镍钴锰三元材料，10份石墨烯和炭黑Super P的混合物，10份乙基纤维素，100份N-甲基吡咯烷酮，加入到不锈钢机械搅拌桶中，保持转速为1500r/min，搅拌分散2h后得到正极浆料；
(2)涂布
将涂布所用到的铝箔擦拭干净并干燥，然后将正极浆料涂布在铝箔上；
(3)干燥
将涂覆有正极浆料的铝箔放入真空干燥箱中，将干燥箱抽真空，保持真空状态，然后给干燥箱加温，干燥过程中的温度先以10℃/min快速升到100℃，保持2h，然后以5℃/min升到120℃，保持10h，蒸发溶剂，然后以5℃/min升至250℃，然后再以1℃/min升至280℃，以防止极片在升温过程中发生开裂，保持在280℃下烘干5h，使高分子分散剂完全分解，随后停止加热，冷却至室温，得到具有良好分散状态的高比例正极活性材料的正极电极片。
实施例2
一种高性能锂电池正极片制备方法，其步骤为：
(1)配浆
称取92份镍钴锰三元材料，4份石墨烯和炭黑Super P的混合物，4份乙基纤维素，200份N-甲基吡咯烷酮，加入到不锈钢机械搅拌桶中，保持转速为1500r/min，搅拌分散1h后得到正极浆料；
(2)涂布
将涂布所用到的铝箔擦拭干净并干燥，然后将正极浆料涂布在铝箔上；
(3)干燥
将涂覆有正极浆料的铝箔放入真空干燥箱中，将干燥箱抽真空，保持真空状态，然后给干燥箱加温，干燥过程中的温度先以10℃/min快速升到100℃，保持2h，然后以5℃/min升到120℃，保持12h，蒸发溶剂，然后以5℃/min升至250℃，然后再以1℃/min升至300℃，以防止极片在升温过程中发生开裂，保持在300℃下烘干3h，使高分子分散剂完全分解，随后停止加热，冷却至室温，得到具有良好分散状态的高比例正极活性材料的正极电极片。
实施例3
一种高性能锂电池正极片制备方法，其步骤为：
(1)配浆
称取94份镍钴锰三元材料，2份石墨烯和炭黑Super P的混合物，4份乙基纤维素，100份N-甲基吡咯烷酮，加入到不锈钢机械搅拌桶中，保持转速为1500r/min，搅拌分散1.5h后得到正极浆料；
(2)涂布
将涂布所用到的铝箔擦拭干净并干燥，然后将正极浆料涂布在铝箔上；
(3)干燥
将涂覆有正极浆料的铝箔放入真空干燥箱中，将干燥箱抽真空，保持真空状态，然后给干燥箱加温，干燥过程中的温度先以10℃/min快速升到100℃，保持2h，然后以5℃/min升到120℃，保持10h，蒸发溶剂，然后以5℃/min升至250℃，然后再以1℃/min升至285℃，以防止极片在升温过程中发生开裂，保持在285℃下烘干3h，使高分子分散剂完全分解，随后停止加热，冷却至室温，得到具有良好分散状态的高比例正极活性材料的正极电极片。
实施例4
一种高性能锂电池正极片制备方法，其步骤为：
(1)配浆
称取96份镍钴锰三元材料，2份石墨烯和炭黑Super P的混合物，2份乙基纤维素，100份N-甲基吡咯烷酮，加入到不锈钢机械搅拌桶中，保持转速为2000r/min，搅拌分散1.5h后得到正极浆料；
(2)涂布
将涂布所用到的铝箔擦拭干净并干燥，然后将正极浆料涂布在铝箔上；
(3)干燥
将涂覆有正极浆料的铝箔放入真空干燥箱中，将干燥箱抽真空保持真空状态，然后给干燥箱加温，干燥过程中的温度先以10℃/min快速升到100℃，保持2h，然后以5℃/min升到120℃，保持12h，蒸发溶剂，然后以5℃/min升至250℃，然后再以1℃/min升至285℃，以防止极片在升温过程中发生开裂，保持在285℃下烘干3h，使高分子分散剂完全分解，随后停止加热，冷却至室温，得到具有良好分散状态的正极活性材料的正极电极片。
实施例5
一种高性能锂电池正极片制备方法，其步骤为：
(1)配浆
称取94份镍钴锰三元材料，2份石墨烯和炭黑Super P的混合物，4份乙基纤维素，100份N-甲基吡咯烷酮，加入到不锈钢机械搅拌桶中，保持转速为1500r/min，搅拌分散2h后得到正极浆料；
(2)涂布
将涂布所用到的铝箔擦拭干净并干燥，然后将正极浆料涂布在铝箔上；
(3)干燥
将涂覆有正极浆料的铝箔放入真空干燥箱中，将干燥箱抽真空，保持真空状态，然后给干燥箱加温，干燥过程中的温度先以10℃/min快速升到100℃，保持2h，然后以5℃/min升到120℃，保持12h，蒸发溶剂，随后停止加热，冷却至室温，得到具有良好分散状态的高比例正极活性材料的正极电极片。
实施例6
一种高性能锂电池正极片制备方法，其步骤为：
(1)配浆
称取94份镍钴锰三元材料，2份石墨烯和炭黑Super P的混合物，4份聚偏氟乙烯，100份N-甲基吡咯烷酮，加入到不锈钢机械搅拌桶中，保持转速为1500r/min，搅拌分散2h后得到正极浆料；
(2)涂布
将涂布所用到的铝箔使用酒精棉擦拭干净并干燥，然后将正极浆料涂布在铝箔上；
(3)干燥
将涂覆有正极浆料的铝箔放入真空干燥箱中，密封，将干燥箱抽真空，保持真空状态，然后给干燥箱加温，干燥过程中的温度先以10℃/min快速升到100℃，保持2h，然后以5℃/min升到120℃，保持12h，蒸发溶剂，随后停止加热，冷却至室温，得到具有良好分散状态的高比例正极活性材料的正极电极片。
实施例7
一种高性能锂电池正极片制备方法，其步骤为：
(1)配浆
称取80份磷酸铁锂，10份石墨烯和炭黑Super P的混合物，10份乙基纤维素，100份N-甲基吡咯烷酮，加入到不锈钢机械搅拌桶中，保持转速为1700r/min，搅拌分散2h后得到正极浆料；
(2)涂布
将涂布所用到的铝箔擦拭干净并干燥，然后将正极浆料涂布在铝箔上；
(3)干燥
将涂覆有正极浆料的铝箔放入真空干燥箱中，将干燥箱抽真空，保持真空状态，然后给干燥箱加温，干燥过程中的温度先以10℃/min快速升到100℃，保持2h，然后以5℃/min升到120℃，保持10h，蒸发溶剂，然后以5℃/min升至250℃，然后再以1℃/min升至280℃，以防止极片在升温过程中发生开裂，保持在280℃下烘干5h，使高分子分散剂完全分解，随后停止加热，冷却至室温，得到具有良好分散状态的高比例正极活性材料的正极电极片。
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高性能锂电池正极片制备方法，其特征在于，其步骤为：
(1)配浆
按重量比正极材料：导电剂：高分子分散剂：溶剂＝80-96：2-10：2-10：100-200，加入到不锈钢机械搅拌桶中，保持转速为1500-2000r/min，搅拌分散1-2h后得到正极浆料，高分子分散剂为乙基纤维素、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；
(2)涂布
将涂布所用到的铝箔擦拭干净并干燥，然后将正极浆料涂布在铝箔上；
(3)干燥
将涂覆有正极浆料的铝箔放入真空干燥箱中，将干燥箱抽真空，保持真空状态，然后给干燥箱加温，干燥过程中的温度先以10℃/min快速升到100℃，保持2h，然后以5℃/min升到120℃，保持10-12h，蒸发溶剂，然后以5℃/min升至250℃，然后再以1℃/min升至280-300℃，保持恒温烘干3-5h，随后停止加热，冷却至室温，即得锂电池正极片。
2.根据权利要求1所述的一种高性能锂电池正极片制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的正极材料为镍钴锰三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂中的一种或多种混合物。
3.根据权利要求1所述的一种高性能锂电池正极片制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的导电剂为石墨烯、碳纳米管、碳纤维、科琴黑、炭黑Super P中的一种或多种混合物。
4.根据权利要求1所述的一种高性能锂电池正极片制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的溶剂为去离子水、N-甲基吡咯烷酮、酒精中的一种或几种。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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