CN112103506B - 准固态电池正极浆料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了准固态电池正极浆料及其制备方法和应用，包括：正极活性材料、导离子凝胶共聚物和有机溶剂。通过引入导离子凝胶共聚物，显著提高了匀浆涂布工艺的稳定性，提高了准固态电池的倍率性能、循环性能和安全性能。

Description

准固态电池正极浆料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属准固态电池技术领域，具体涉及一种准固态电池正极浆料及其制备方法和应用。
背景技术
随着社会的快速发展和进步，能源短缺及环境污染问题日益严重，人们对清洁能源需求日益重视；同时，新能源汽车日益普及，对于能源动力发展日益扩大，促使人们开发更高能量密度和更安全的锂离子电池。目前锂离子动力电池正极大多采用磷酸铁锂和三元材料，但因其对能量密度和安全性能要求的不断提高，在现有电芯设计体系上继续提高能量密度越来越困难，尤其是高续航车辆方面。
目前主要的电池导电剂分类有SP、CNT、石墨烯等，粘结剂主要分类有：CMC、PVDF、SBR等。由于锂离子电池体系中加入了一定量的高分子材料粘结剂，对电池能量密度、倍率性能、循环性能和安全性都有一定的影响。因此，具有导离子性、粘结力强、膨胀率低、易工业化生产、成本低的高分子共聚物作为目前材料开发的重点，可以满足现阶段人们对于高能量密度和安全的锂离子电池的需求。
为了达到高电压和高能量密度，目前商业化的液态动力电池一般采用EC、EMC、DMC和有机成膜添加剂FEC等有机溶剂作为电解液的主要成分，但有机电解液含有易燃的物质，容易造成安全隐患。随着动力电池尺寸型号的增大，会增加可燃性有机溶剂的使用量，增大了热辐射，电池更容易发热，增大了电池热失控的风险。新能源汽车自燃现象层出不穷，人们一直努力尝试开发安全可靠的新型电池，全固态电池因其不含有机电解液成分，电芯内部可以更加稳定地存在，引起人们的广泛关注。但是，目前全固态电池技术尚不成熟，距离工业化还有很长的路要走，准固态电池作为液态电池与全固态电池的中间产品，基于电解液组分设计构筑高稳定界面SEI膜，完全可以通过提高界面稳定性和离子电导率，达到减少电芯内部电解液的用量，在一定程度上改进电芯的安全性能，是目前最接近也最易实现量产的过渡产品。
目前，对于准固态电池的制作过程，正极普遍采用的粘结剂PVDF，粘结剂PVDF在电极当中主要存在三种相互作用：粘结剂和活性物质颗粒之间的相互作用、粘结剂和集流体之间的相互作用、粘结剂分子和粘结剂分子之间的相互作用。粘结剂的粘度是匀浆过程中重要的工艺参数，如果粘结剂的粘度太小，则制备的浆料粘度也较小，则SP、CNT等导电剂由于比表面积较大，在粘度较低时匀浆易发生团聚。导致浆料的流动性过强且容易发生沉降现象，存储稳定性差，需要额外添加增稠剂；但如果粘结剂的粘度过大，又不利于活性物质和导电剂的分散。粘结剂在极片中没有导电和导离子作用，增加了电池阻抗，影响电池倍率性能和安全性能发挥。动力电池为提升能量密度、倍率性能和安全性能，在电芯体系设计中提高活性物质含量，降低粘结剂含量。降低粘结剂的用量，会影响到匀浆工艺，浆料的稳定性降低，制备的极片剥离强度降低，涂层易从集流体上剥离，电芯在长期充放电过程中，随着电解液副反应的进行，不断生成新的SEI膜，在界面不断发生副反应，锂枝晶不断生长，严重影响电芯的循环稳定性和安全性。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种准固态电池正极浆料及其制备方法和应用，通过引入导离子凝胶共聚物，显著地增加了匀浆涂布工艺的稳定性，提高了电池的倍率性能和循环性能，减少电解液的使用从而提高了电池的安全性能。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种准固态电池正极浆料，根据本发明的实施例，所述准固态电池正极浆料包括：正极活性材料、导离子凝胶共聚物和有机溶剂。
根据本发明实施例的准固态电池正极浆料，导离子凝胶共聚物，可以均匀分散于极片内，因其导离子聚合物的凝胶化，可起到粘结作用，与正极活性物质均匀的结合，从而显著地增强了匀浆涂布工艺的稳定性。导离子凝胶共聚物因其本身的离子传输特性，导离子凝胶共聚物可以作为Li+传输的载体，锂离子可以实现在凝胶聚合物链段间的迁移。加入少量电解液，可以加速凝胶共聚物的凝胶化反应，凝胶共聚物链段舒展于极片内部，有助于锂离子传输，从而提高了电池的倍率性能和循环性能。该导离子凝胶共聚物由于起到了部分电解液内溶剂的作用，协同促进Li+在极片内的传输，从而减少电解液的使用量，提高了电池的安全性能。此外，导离子凝胶共聚物由于自身柔性链段的存在改善了极片的机械性能，赋予了极片柔韧性，可以有效缓解极片在充放电过程中的体积膨胀，改善了电极材料的稳定性，提高了Li+在极片内的传输速度，通过Li组分调控，可在负极表面建立稳定的SEI膜，降低电解液组分和负极之间的副反应，抑制锂枝晶生长，从而提升电芯循环稳定性和倍率性能。
另外，根据本发明上述实施例的准固态电池正极浆料还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述准固态电池正极浆料包括：100重量份数的正极活性材料、0.5-4重量份数的导离子凝胶共聚物和30-40重量份数的有机溶剂。
在本发明的一些实施例中，所述导离子凝胶共聚物为丙烯酸酯类化合物和丙烯酸-2,3-环氧丙酯GLCDA的共聚物。丙烯酸酯类化合物和丙烯酸-2,3-环氧丙酯在引发剂的作用下形成交联，从而形成导离子凝胶共聚物，在正极浆料中起到粘结作用。丙烯酸-2，3-环氧丙酯GLCDA为胺类，具有弱碱性，而电解液显酸性，可以起到中和作用，从而降低电解液酸度，减少电池内副反应的发生。同时，丙烯酸-2，3-环氧丙酯GLCDA由于自身柔性链段的存在，可以提高极片的加工性能。
在本发明的一些实施例中，所述丙烯酸酯类化合物选自乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、十乙二醇二甲基丙烯酸酯和三乙二醇二甲基丙烯酸酯中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，所述导离子凝胶共聚物的分子量为10000-50000。
在本发明的一些实施例中，所述准固态电池正极浆料进一步包括：锂盐。由此，增强导离子凝胶共聚物的导离子性能。
在本发明的一些实施例中，所述锂盐的重量份数为0.5-4份。由此，更好地增强导离子凝胶共聚物的导离子性能。
在本发明的一些实施例中，所述锂盐选自双三氟甲基磺酰亚胺锂LiTFSI和六氟磷酸锂LiPF6中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，所述准固态电池正极浆料进一步包括：导电剂。由此，增加活性物质颗粒之间导电性。
在本发明的一些实施例中，所述导电剂的重量份数为0.5-2份。由此，进一步地增加活性物质颗粒之间导电性。
在本发明的一些实施例中，所述导电剂选自导电炭黑SP和气相生长碳纤维VGCF中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，所述准固态电池正极浆料进一步包括：软化导离子凝胶共聚物溶剂。
在本发明的一些实施例中，所述软化导离子凝胶共聚物溶剂的重量份数为0.05-2份。
在本发明的一些实施例中，所述软化导离子凝胶共聚物溶剂选自碳酸乙烯酯EC和碳酸丙烯酯PC中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，所述正极活性材料选自三元正极材料NCM、三元正极材料NCA和二元正极材料中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮NMP和二甲基亚砜DMSO中的至少之一。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种制备上述准固态电池正极浆料的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：
(1)将丙烯酸酯类化合物、丙烯酸-2,3-环氧丙酯GLCDA、有机溶剂和引发剂混合，60-70摄氏度下反应，以便得到导离子凝胶共聚物；
(2)将所述导离子凝胶共聚物、正极活性材料和有机溶剂混合，以便得到准固态电池正极浆料。
根据本发明实施例的制备上述准固态电池正极浆料的方法，该方法通过引入导离子凝胶共聚物显著地增加了匀浆涂布工艺的稳定性，提高了电池的倍率性能和循环性能，减少电解液的使用从而提高了电池的安全性能。具体来说，该导离子凝胶共聚物可以作为Li+传输的载体，承担电解液内溶剂的作用协同促进Li+在极片内的传输；此外，通过引入导离子凝胶共聚物改善了极片的机械性能，赋予了极片柔韧性，可以有效缓解极片在充放电过程中的体积膨胀，改善了电极材料的稳定性，提高了Li+在极片内的传输速度，通过Li组分调控，可在负极表面建立稳定的SEI膜，降低电解液组分和负极之间的副反应，抑制锂枝晶生长，从而提升电芯循环稳定性和倍率性能。同时，该方法还具有制备工艺简单、易实现等优点。
另外，根据本发明上述实施例的制备准固态电池正极浆料的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，将丙烯酸酯类化合物、丙烯酸-2,3-环氧丙酯GLCDA、锂盐、软化导离子凝胶共聚物溶剂、有机溶剂和引发剂混合。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，将所述导离子凝胶共聚物、正极活性材料、锂盐、软化导离子凝胶共聚物溶剂和有机溶剂混合。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述丙烯酸酯类化合物和所述丙烯酸-2,3-环氧丙酯的质量比为1:(0.01-0.03)。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，反应时间为10-24h。
在本发明的第三个方面，本发明提出一种正极片。根据本发明的实施例，该正极片采用上述准固态电池正极浆料制得或采用上述制备方法得到的准固态电池正极浆料制得。由此，该正极片更易应用于准固态电池，满足人们对高能量密度、高倍率和高安全电芯的要求，更易实现商业化应用，同时还解决了极片体积膨胀问题。
在本发明的第四个方面，本发明提出一种准固态电池。根据本发明的实施例，该准固态电池具有上述正极浆料或者上述方法制备得到的正极浆料。由此，提高了电池的倍率性能和循环性能，减少电解液的使用从而提高了电池的安全性能。该电池采用准固态制作工艺，减少电池的注液量，电池安全测试可以通过150℃热冲击测试，解决了电池热扩散问题。
在本发明的第五个方面，本发明提出了一种车辆。根据本发明的实施例，所述车辆具有如上所述的准固态电池。由此，使得装载上述准固态电池的车辆具有优异的续航能力，从而满足消费者的使用需求。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的制备准固态电池正极浆料的方法流程图。
图2为实施例1制备的三元正极极片的SEM图。
图3为实施例1制备的三元正极极片的不同倍率下的放电性能示意图。
图4为实施例1制备的三元正极极片的软包电池循环性能示意图。
图5为实施例1制备的三元正极极片的软包电池倍率性能示意图。
图6为实施例1制备的三元正极极片的软包电池热冲击(150℃)安全性能示意图。
图7为对比例1制备的三元正极极片的软包电池热冲击(150℃)安全性能示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种准固态电池正极浆料，根据本发明的实施例，所述准固态电池正极浆料包括正极活性材料、导离子凝胶共聚物和有机溶剂。由此，导离子凝胶共聚物因其包含与粘结剂相似链段，更易与正极活性物质相结合，均匀分散于极片内，提供粘结作用，从而显著地增加了匀浆涂布工艺的稳定性。导离子凝胶共聚物因其本身的离子传输特性，导离子凝胶共聚物可以作为Li+传输的载体，锂离子可以实现在凝胶聚合物链段间的迁移，加入少量电解液，可以实现凝胶共聚物的凝胶化，凝胶共聚物链段舒展于极片内部，从而实现锂离子传输，提高电池的倍率性能和循环性能。该导离子凝胶共聚物还可以承担电解液内溶剂的作用协同促进Li+在极片内的传输，减少电解液的使用从而提高了电池的安全性能。此外，导离子凝胶共聚物由于自身柔性链段的存在改善了极片的机械性能，赋予了极片柔韧性，可以有效缓解极片在充放电过程中的体积膨胀，改善了电极材料的稳定性，提高了Li+在极片内的传输速度，通过Li组分调控，可在负极表面建立稳定的SEI膜，降低电解液组分和负极之间的副反应，抑制锂枝晶生长，从而提升电芯循环稳定性和倍率性能。
根据本发明的实施例，上述正极活性材料、导离子凝胶共聚物和有机溶剂的含量并不受特别限制，作为一种优选的方案，上述准固态电池正极浆料包括100重量份数的正极活性材料、0.5-4重量份数的导离子凝胶共聚物和30-40重量份数的有机溶剂。发明人发现，如果导离子凝胶共聚物的含量低于上述范围，会导致交联共聚物少，导离子能力低；如果高于上述范围，就会降低电芯能量密度。
进一步地，所述导离子凝胶共聚物为丙烯酸酯类化合物和丙烯酸-2,3-环氧丙酯GLCDA的共聚物。丙烯酸酯类化合物和丙烯酸-2,3-环氧丙酯在引发剂的作用下形成交联，从而形成导离子凝胶共聚物，在正极浆料中起到粘结作用。其中，丙烯酸酯类化合物为导离子凝胶共聚物提供骨架，GLCDA起交联作用，增加共聚物粘结。丙烯酸-2，3-环氧丙酯GLCDA为胺类，具有弱碱性，而电解液显酸性，可以起到中和作用，从而降低电解液酸度，减少电池内副反应的发生。同时，丙烯酸-2，3-环氧丙酯GLCDA由于自身柔性链段的存在，可以提高极片的加工性能。
在本发明的实施例中，上述丙烯酸酯类化合物的具体种类并不受特别限制，本领域人员可根据实际需要随意选择，作为一个具体示例，所述丙烯酸酯类化合物选自乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、十乙二醇二甲基丙烯酸酯和三乙二醇二甲基丙烯酸酯中的至少之一。优选三乙二醇二甲基丙烯酸酯。
根据本发明的一个具体实施例，上述导离子凝胶共聚物为三乙二醇二甲基丙烯酸酯和GLCDA的共聚物，三乙二醇二甲基丙烯酸酯为导离子凝胶共聚物提供骨架，GLCDA起交联作用，增加共聚物粘结。上述导离子凝胶共聚物的结构式如下：
Figure BDA0002708743210000061
根据本发明的再一个具体实施例，上述导离子凝胶共聚物的分子量为10000-50000。发明人发现，导离子凝胶共聚物极易在电池运行过程中溶解在电解液内部，若分子量太大，自身刚性增加，不宜实现凝胶化，则会增加电池内阻；如果分子量过小，则会降低聚合物柔性。上述导离子凝胶化共聚物由于和电解液成分不反应，可避免其链段溶解在电解液内部，同时也不会影响凝胶化过程。
本发明上述实施例列举的导离子凝胶共聚物为链状聚合物，其它结构类型如星型聚合物、树枝状聚合物和交联状共聚物也适用本发明。
根据本发明的又一个具体实施例，所述准固态电池正极浆料进一步包括：锂盐。上述锂盐的作用是增强导离子凝胶共聚物的导离子性能。
根据本发明的实施例，上述锂盐的含量并不受特别限制，本领域人员可根据实际需要随意选择，作为一种优选的方案，所述锂盐的重量份数为0.5-4份。由此，更好地增强导离子凝胶共聚物的导离子性能。
在本发明的实施例中，上述锂盐的具体种类并不受特别限制，本领域人员可根据实际需要随意选择，作为一个具体示例，所述锂盐选自双三氟甲基磺酰亚胺锂LiTFSI和六氟磷酸锂LiPF6中的至少之一。
根据本发明的又一个具体实施例，所述准固态电池正极浆料进一步包括：软化导离子凝胶共聚物溶剂。上述软化导离子凝胶共聚物溶剂的作用是形成氢键，增加共聚物柔性。根据本发明的实施例，上述软化导离子凝胶共聚物溶剂的含量并不受特别限制，本领域人员可根据实际需要随意选择，作为一个优选的方案，所述软化导离子凝胶共聚物溶剂的重量份数为0.05-2份。根据本发明的实施例，上述软化导离子凝胶共聚物溶剂的具体种类并不受特别限制，本领域人员可根据实际需要随意选择，作为一种优选的方案，所述软化导离子凝胶共聚物溶剂选自碳酸乙烯酯EC和碳酸丙烯酯PC中的至少之一。
根据本发明的又一个具体实施例，所述准固态电池正极浆料进一步包括：导电剂。上述导电剂的作用是增加活性物质颗粒之间导电性。根据本发明的实施例，上述导电剂的含量并不受特别限制，本领域人员可根据实际需要随意选择，作为一种优选的方案，所述导电剂的重量份数为0.5-2份。根据本发明的实施例，上述导电剂的具体种类并不受特别限制，本领域人员可根据实际需要随意选择，作为一种优选的方案，所述导电剂选自导电炭黑SP和气相生长碳纤维VGCF中的至少之一，可以选择其中的一种，也可以选择其中的任多种。
根据本发明的实施例，上述正极活性材料的具体种类并不受特别限制，本领域人员可根据实际需要随意选择，作为一种优选的方案，所述正极活性材料选自三元正极材料NCM、三元正极材料NCA和二元正极材料中的至少之一，可以选择其中的一种，也可以选择其中的任多种。
根据本发明的实施例，上述有机溶剂的具体种类并不受特别限制，本领域人员可根据实际需要随意选择，作为一种优选的方案，所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮NMP和二甲基亚砜DMSO中的至少之一，可以选择其中的一种，也可以选择其中的任多种。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种制备上述准固态电池正极浆料的方法。根据本发明的实施例，参考附图1，所述方法包括：
S100：将丙烯酸酯类化合物、GLCDA、有机溶剂和引发剂混合，60-70摄氏度下反应
在该步骤中，将丙烯酸酯类化合物、GLCDA、有机溶剂和引发剂混合，60-70摄氏度下反应，丙烯酸酯类化合物和GLCDA在引发剂的作用下发生共聚反应，反应得到导离子凝胶共聚物。发明人发现，如果反应温度低于60℃，会造成共聚物反应速率慢；如果高于70℃，会造成生成的共聚物分子量较低，达不到本发明的技术效果。
在本发明的实施例中，上述引发剂的具体添加量并不受特别限制，只要能引发丙烯酸酯类化合物和GLCDA发生共聚反应即可，本领域人员可根据实际需要随意选择。
进一步地，上述丙烯酸酯类化合物和丙烯酸-2,3-环氧丙酯的质量比为1:(0.01-0.03)。在该比例范围内，所述丙烯酸酯类化合物和丙烯酸-2,3-环氧丙酯发生共聚反应的效果最佳。
在本发明的实施例中，上述反应的时间并不受特别的限制，作为一种优选的方案，上述反应的时间为10-24h。
S200：将所述导离子凝胶共聚物、正极活性材料和有机溶剂混合
在该步骤中，将所述导离子凝胶共聚物、正极活性材料和有机溶剂混合，以便得到准固态电池正极浆料。
在本发明的实施例中，上述混合的具体方式并不受特别限制，只要能将所述导离子凝胶共聚物、正极活性材料和有机溶剂混合均可。
在上述制备正极浆料的过程中，也会添加锂盐和软化导离子凝胶共聚物溶剂，该添加过程可在步骤S100中进行，即将丙烯酸酯类化合物、丙烯酸-2,3-环氧丙酯GLCDA、锂盐、软化导离子凝胶共聚物溶剂、有机溶剂和引发剂混合，随后60-70摄氏度下反应。也可在步骤S200中进行，即将所述导离子凝胶共聚物、正极活性材料、锂盐、软化导离子凝胶共聚物溶剂和有机溶剂混合。
根据本发明的一个具体实施例，上述准固态电池正极浆料的粘度为3000-20000cp。
根据本发明实施例的制备上述准固态电池正极浆料的方法，该方法通过引入导离子凝胶共聚物显著地增加了匀浆涂布工艺的稳定性，提高了电池的倍率性能和循环性能，减少电解液的使用从而提高了电池的安全性能。具体来说，该导离子凝胶共聚物可以作为Li+传输的载体，承担电解液内溶剂的作用协同促进Li+在极片内的传输；此外，通过引入导离子凝胶共聚物改善了极片的机械性能，赋予了极片柔韧性，可以有效缓解极片在充放电过程中的体积膨胀，改善了电极材料的稳定性，提高了Li+在极片内的传输速度，通过Li组分调控，可在负极表面建立稳定的SEI膜，降低电解液组分和负极之间的副反应，抑制锂枝晶生长，从而提升电芯循环稳定性和倍率性能。同时，该方法还具有制备工艺简单、易实现等优点。
在本发明的第三个方面，本发明提出一种正极片。根据本发明的实施例，该正极片采用上述准固态电池正极浆料制得或采用上述制备方法得到的准固态电池正极浆料制得。由此，该正极片更易应用于准固态电池，满足人们对高能量密度、高倍率和高安全电芯的要求，更易实现商业化应用，同时还解决了极片体积膨胀问题。
在本发明的第四个方面，本发明提出一种准固态电池。根据本发明的实施例，该准固态电池具有上述正极浆料或者上述方法制备得到的正极浆料。由此，提高了电池的倍率性能和循环性能，减少电解液的使用从而提高了电池的安全性能。该电池采用准固态制作工艺，减少电池的注液量，电池安全测试可以通过150℃热冲击测试，解决了电池热扩散问题。
在本发明的第五个方面，本发明提出了一种车辆。根据本发明的实施例，所述车辆具有如上所述的准固态电池。由此，使得装载上述准固态电池的车辆具有优异的续航能力，从而满足消费者的使用需求。
下面详细描述本发明的实施例，需要说明的是下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。另外，如果没有明确说明，在下面的实施例中所采用的所有试剂均为市场上可以购得的，或者可以按照本文或已知的方法合成的，对于没有列出的反应条件，也均为本领域技术人员容易获得的。
实施例1
1)导离子共聚物的制备：
将0.1kg三乙二醇二甲基丙烯酸酯、3.5kgNMP、0.01kgEC和0.002kgGLCDA经匀浆搅拌机搅拌得澄清溶液，然后加入0.12kgLiTFSI和0.07kgSP搅拌，制的澄清胶液，再加入0.07kg偶氮二庚腈，70摄氏度下18h，制备得到棕色胶液，即导离子凝胶共聚物。
2)三元正极浆料制备：
在步骤1)制备好的胶液中加入10kg三元材料(NCM)，混合均匀制备得到三元正极浆料。
3)三元正极极片的制备：
将步骤2)制备好的三元正极浆料，用实验室自动涂布机涂布，涂布刮刀间隙(调整出目标面密度：15mg/cm2)，把浆料涂到铝箔上，涂好的极片120℃烘烤10min，即得到三元正极极片。
实施例2
1)导离子共聚物的制备：
将0.08kg乙二醇二甲基丙烯酸酯、3kgNMP、0.012kgPC和0.0024kgGLCDA经匀浆搅拌机搅拌得澄清溶液，然后加入0.07kgLiPF6和0.12kgVGCF搅拌，制的澄清胶液，再加入0.12kg偶氮二庚腈，70摄氏度下12h，制备得到棕色胶液，即导离子凝胶共聚物。
2)三元正极浆料制备：
在步骤1)制备好的胶液中加入10kg三元材料(NCM)，混合均匀制备得到三元正极浆料。
3)三元正极极片的制备：
将步骤2)制备好的三元正极浆料，用实验室自动涂布机涂布，涂布刮刀间隙(调整出目标面密度：15mg/cm2)，把浆料涂到铝箔上，涂好的极片120℃烘烤10min，即得到三元正极极片。
实施例3
1)导离子共聚物的制备：
将0.12kg十乙二醇二甲基丙烯酸酯、4kgNMP、0.008kgEC和0.0012kgGLCDA经匀浆搅拌机搅拌得澄清溶液，然后加入0.1kg LiTFSI和0.12kgSP搅拌，制的澄清胶液，再加入0.1kg偶氮二庚腈，60摄氏度下24h，制备得到棕色胶液，即导离子凝胶共聚物。
2)三元正极浆料制备：
在步骤1)制备好的胶液中加入10kg三元材料(NCM)，混合均匀制备得到三元正极浆料。
3)三元正极极片的制备：
将步骤2)制备好的三元正极浆料，用实验室自动涂布机涂布，涂布刮刀间隙(调整出目标面密度：15mg/cm2)，把浆料涂到铝箔上，涂好的极片120℃烘烤10min，即得到三元正极极片。
对比例1
该对比例提供一种三元正极极片的制备方法，该对比例在制备三元正极浆料的过程中没有添加导离子共聚物，取而代之加入了0.102kgPVDF，其他内容均与实施例1相同。
对实施例1制备的三元正极极片的性能进行测试，图2为实施例1制备的三元正极极片的SEM图(放大1000倍)，从图2中可以看出正极活性物质(大颗粒物质)被凝胶共聚物(小颗粒物质)均匀包覆。
图3为实施例1制备的三元正极极片的不同倍率下的放电性能示意图，从图3中可以看出实施例1制备的三元正极极片的不同倍率下的放电性能良好。图4为实施例1和对比例1制备的三元正极极片的软包电池在0.5C下的循环性能示意图，从图4中可以看出实施例1制备的三元正极极片的软包电池循环性能优于对比例1。图5为实施例1和对比例1制备的三元正极极片的软包电池倍率性能示意图，从图5中可以看出实施例1制备的三元正极极片的软包电池倍率性能优于对比例1。
图6为实施例1制备的三元正极极片的软包电池热冲击(150℃)安全性能示意图，图7为对比例1制备的三元正极极片的软包电池热冲击(150℃)安全性能示意图，图6表明实施例1样品没有发生热失控，图7表明对比例1样品发生了热失控，由此可以看出实施例1的安全性能优于对比例1。
实施例1和对比例1的安全测试(热冲击实验)结果如表1所示，从表1中可以看出，实施例1通过150℃热冲击安全测试，没有出现起火、漏液现象，样品完好，解决了电芯热扩散问题；而对比例1则出现了起火、漏液现象，样品热失控。可见，实施例1的安全性能优于对比例1。需要说明的是，表1中的N.A表示未进行测试或者测试未成功，这是由于对比文件1的电芯经过热失控测试后已被损坏，无法进行电压及内阻的测试。
表1
Figure BDA0002708743210000111
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种准固态电池正极浆料，其特征在于，由100重量份数的正极活性材料、0.5-4重量份数的导离子凝胶共聚物、30-40重量份数的有机溶剂、0.05-2重量份数的软化导离子凝胶共聚物溶剂、0.5-4份重量份的锂盐和0.5-2重量份的导电剂组成；
所述导离子凝胶共聚物为丙烯酸-2,3-环氧丙酯与丙烯酸酯类化合物的共聚物。
2.根据权利要求1所述的准固态电池正极浆料，其特征在于，所述丙烯酸酯类化合物选自乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、十乙二醇二甲基丙烯酸酯和三乙二醇二甲基丙烯酸酯中的至少之一。
3.根据权利要求1所述的准固态电池正极浆料，其特征在于，所述导离子凝胶共聚物的分子量为10000-50000。
4.根据权利要求1所述的准固态电池正极浆料，其特征在于，所述锂盐选自双三氟甲基磺酰亚胺锂和六氟磷酸锂中的至少之一。
5.根据权利要求1所述的准固态电池正极浆料，其特征在于，所述导电剂选自SP和VGCF中的至少之一。
6.根据权利要求1所述的准固态电池正极浆料，其特征在于，所述软化导离子凝胶共聚物溶剂选自EC和PC中的至少之一。
7.根据权利要求1所述的准固态电池正极浆料，其特征在于，所述正极活性材料选自三元正极材料NCM、三元正极材料NCA和二元正极材料中的至少之一。
8.根据权利要求1所述的准固态电池正极浆料，其特征在于，所述有机溶剂选自NMP和DMSO中的至少之一。
9.一种制备权利要求1-8任一项所述的准固态电池正极浆料的方法，其特征在于，包括：
(1)将丙烯酸酯类化合物、丙烯酸-2,3-环氧丙酯、锂盐、软化导离子凝胶共聚物溶剂、有机溶剂和引发剂混合，60-70摄氏度下反应，以便得到导离子凝胶共聚物；
(2)将所述导离子凝胶共聚物、正极活性材料和有机溶剂混合，以便得到准固态电池正极浆料；
或者，
(1)将丙烯酸酯类化合物、丙烯酸-2,3-环氧丙酯、有机溶剂和引发剂混合，60-70摄氏度下反应，以便得到导离子凝胶共聚物；
(2)将所述导离子凝胶共聚物、正极活性材料、锂盐、软化导离子凝胶共聚物溶剂和有机溶剂混合，以便得到准固态电池正极浆料。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述丙烯酸酯类化合物和所述丙烯酸-2,3-环氧丙酯的质量比为1:(0.01-0.03)。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，反应时间为10-24h。
12.一种正极片，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的准固态电池正极浆料制得或采用权利要求9-11任一项所述的方法制备得到的准固态电池正极浆料制得。
13.一种准固态电池，其特征在于，具有权利要求12所述的正极片。
14.一种车辆，其特征在于，具有权利要求13所述的准固态电池。
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