CN110148707B - 一种二次电池正极和制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种电池材料技术领域，具体是涉及到一种二次电池正极和制备方法，包括正极活性物质、苯系挥发性有机溶剂、粘结剂和有机弱酸，所述苯系挥发性有机溶剂为甲苯、苯或苯乙烯，所述有机弱酸为醋酸或硼酸，本发明采用苯系易挥发有机溶液、粘结剂、有机弱酸与正极粉末混合，使正极粉末保持一定的湿度，达到极片柔软、降低生产过程粉尘的效果，同时粉末之间粘结效果好，循环寿命长。
Description
技术领域
本发明属于一种电池材料技术领域，具体是涉及到一种二次电池正极和制备方法。
背景技术
在现有二次电池中，通常都采用湿法工艺，湿法工艺因配制成浆料，极片制备过程中容易操作；但因浆料中有大量的增稠剂，增稠剂的作用是便于浆料涂片，但后期在电池中，会使电池内阻增大，容量、寿命等性能下降。在镍电池生产中，部分工厂使用干法工艺，使用水与粘结剂混合，再加入到正极粉末中，这样能减少增稠剂的使用量，但当水的含量增加，粉末太湿，无法上粉到基带上；同时因正极材料在制备过程中，粉末容易存在团聚现象，影响制片。
为了有效粘结，减少粉末的团聚现象，一般可以采用物理和化学方法加强其分散性能。比如采用球磨的方式或添加分散剂的方式，前者如中国专利申请号为CN201611150111.6，其公开了一种减少磷酸铁锂电池正极浆料颗粒团聚的制备方法，包括以下步骤：(1)按照一定的配比，称取磷酸铁锂粉末、导电剂、粘结剂PVDF和NMP；(2)将NMP、导电剂、磷酸铁锂粉末依次倒入球磨罐中，尽量分散；(3)进行球磨；(4)球磨时间到后，再加入PVDF和少量的NMP到球磨罐中，再球磨，球磨时间到后得到分散性较好的浆料。本发明不仅能够提高浆料的生产效率和颗粒的分散性能。后者如中国专利申请号为CN201710755887.9，其公开了一种石墨烯包覆锂离子二次电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：(1)Zeta电位的测试及调控；(2)湿法包覆；(3)干燥与烧结。本发明的制备方法，用液相法对锂离子二次电池正极材料进行包覆，对石墨烯浆料采用添加分散剂、超声分散和多功能分散机相结合的方式来解决石墨烯团聚的问题，通过调节溶液的pH值和分散剂的用量调控体系的Zeta电位，来实现石墨烯包覆层与正极材料之间紧密的结合，分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、甲基纤维素和羟乙基纤维素中的一种或几种。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种二次电池正极和制备方法，其制备的正极片柔软，具有合适的干湿程度，粉末的团聚现象明显改善，正极片的均匀性更好。
本发明的内容为一种二次电池正极，包括正极活性物质，还包括苯系挥发性有机溶剂、粘结剂和有机弱酸，所述苯系挥发性有机溶剂为甲苯、苯或苯乙烯，所述有机弱酸为醋酸或硼酸。
优选的，所述粘结剂为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯。
优选的，所述苯系挥发性有机溶剂、粘结剂和有机弱酸的总重量为正极活性物质的重量的1-5％。更优选的，所述苯系挥发性有机溶剂、粘结剂和有机弱酸的总重量为正极活性物质的重量的3％。
优选的，所述苯系挥发性有机溶剂、粘结剂和有机弱酸的重量比为100:(5-15):(0.1-2)，更优选的，所述苯系挥发性有机溶剂、粘结剂和有机弱酸的重量比为100:10:1。
优选的，所述正极活性物质为球镍或镍钴锰锂。
本发明还包括一种二次电池正极的制备方法，包括如下步骤，将苯系挥发性有机溶液、粘结剂和有机弱酸混合，得到混合液，将混合液以喷雾的方式加入到正极活性物质中，拉片，滚压，得电池正极片。
本发明的有益效果是，在正极片的制备过程中，为了方便涂片，一般需要使用增稠剂，为了使活性物质具有很好的分散性能，一般需要使用分散剂或者超声波分散或者球磨分散的方式，这些方法或多或少都会带来一些副作用，比如增稠剂会增大内阻，分散剂会对电池的最终性能产生影响。为了更好的增强活性物质比如镍钴锰锂和导电物质的分散性能等，通常使用的有机溶剂为小分子的有机溶剂，比如甲醇、乙醇等。本发明采用苯系挥发性有机溶液和有机弱酸(醋酸或硼酸)混合的方式，以喷雾的形式加入到活性物质中，既使正极片保持了干法制片的优点，而且使得活性物质分散的更加均匀，使得电池的容量更好，内阻更小，适合大倍率放电。
本发明采用苯系易挥发有机溶液、粘结剂、有机弱酸与正极粉末混合，使正极粉末保持一定的湿度，达到极片柔软、降低生产过程粉尘的效果，同时粉末之间粘结效果好，循环寿命长。
具体实施方式
实施例1
将甲苯与聚四氟乙烯、醋酸混合(重量比为100:10:1)，得混合液，再将其喷雾的方式加入到球镍中，混合液相对球镍的比例为1％，拉片，滚压，得镍电池正极片。
实施例2
将甲苯与聚四氟乙烯、醋酸混合(重量比为100:10:1)，得混合液，再将其喷雾的方式加入到球镍中，混合液相对球镍的比例为3％，拉片，滚压，得镍电池正极片。
实施例3
将苯与聚偏氟乙烯、硼酸混合(重量比为100:5:2)，得混合液，再将其喷雾的方式加入到球镍中，混合液相对球镍的比例为5％，拉片,滚压，得镍电池正极片。
实施例4
将苯乙烯与聚偏氟乙烯、醋酸混合(重量比为100:15:0.1)，得混合液，再将其喷雾的方式加入到三元正极粉末中，混合液相对三元正极粉末的比例为1％，拉片,滚压，得锂离子电池正极片。
实施例5
将甲苯与聚偏氟乙烯、醋酸混合(重量比为100:10:1)，得混合液，再将其喷雾的方式加入到三元正极粉末中，混合液相对三元正极粉末的比例为3％，拉片，滚压，得锂离子电池正极片。
实施例6
将苯与聚四氟乙烯、硼酸混合(重量比为100:10:1)，得混合液，再将其喷雾的方式加入到三元正极粉末中，混合液相对三元正极粉末的比例为5％，拉片，滚压，得锂离子电池正极片。
比较例1
将甲醇与聚四氟乙烯混合(重量比为100:10)，得混合液，再将其喷雾的方式加入到球镍粉末中，混合液相对球镍粉末的比例为1％，拉片，滚压，得镍电池正极片。
比较例2
将乙醇与聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠混合(重量比为100:10:1)，得混合液，再将其喷雾的方式加入到球镍中，混合液相对球镍的比例为3％，拉片，滚压，得镍电池正极片。
将以上正极料制作成电池，测试内阻、容量、寿命等，得表1的数据。
表1不同实施例和对比例制成的电池性能表
| 25℃每克正极料容量(mah) | 内阻(毫欧) | 1C寿命(次) | 制片过程是否异常 | |
| 实施例1 | 250 | 21 | 500 | 有轻微粉尘 |
| 实施例2 | 250 | 21 | 510 | 无 |
| 实施例3 | 251 | 21 | 510 | 有轻微粉尘 |
| 实施例4 | 153 | 35 | 620 | 无 |
| 实施例5 | 152 | 34 | 621 | 无 |
| 实施例6 | 152.6 | 35 | 623 | 有轻微粉尘 |
| 比较例1 | 239 | 28 | 420 | 有粉尘，粉末结团，极片厚度不均 |
| 比较例2 | 143 | 42 | 509 | 粉末结团，极片厚度不均 |
从以上数据可以看出：使用本发明的方法，电池的容量、内阻、寿命性能明显得到提高；添加3％的比例时效果最好；添加有机弱酸醋酸和硼酸，以及添加苯系挥发性有机溶剂能改善粉末结团现象，提高极片的均匀性。
Claims (5)
1.一种二次电池正极，包括正极活性物质，其特征是，还包括苯系挥发性有机溶剂和粘结剂，以及醋酸或硼酸，所述苯系挥发性有机溶剂为甲苯、苯或苯乙烯；所述苯系挥发性有机溶剂和粘结剂，以及醋酸或硼酸的总重量为正极活性物质的重量的 1-5%；所述苯系挥发性有机溶剂和粘结剂，以及醋酸或硼酸的重量比为100:（5-15）:（0.1-2）；所述二次电池正极的制备方法，包括如下步骤，将苯系挥发性有机溶液和粘结剂，以及醋酸或硼酸混合，得到混合液，将混合液以喷雾的方式加入到正极活性物质中，拉片，滚压，得电池正极片。
2.如权利要求 1 所述的二次电池正极，其特征是，所述粘结剂为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯。
3.如权利要求 1 所述的二次电池正极，其特征是，所述苯系挥发性有机溶剂和粘结剂，以及醋酸或硼酸的总重量为正极活性物质的重量的3%。
4.如权利要求 1 所述的二次电池正极，其特征是，所述苯系挥发性有机溶剂和粘结剂，以及醋酸或硼酸的重量比为 100:10:1。
5.如权利要求 1-4任一项所述的二次电池正极，其特征是，所述正极活性物质为球镍或镍钴锰锂。
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