CN114927696A - 一种具有高粘结性的正极浆料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种具有高粘结性的正极浆料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114927696A
CN114927696A CN202210665097.2A CN202210665097A CN114927696A CN 114927696 A CN114927696 A CN 114927696A CN 202210665097 A CN202210665097 A CN 202210665097A CN 114927696 A CN114927696 A CN 114927696A
Authority
CN
China
Prior art keywords
positive electrode
alcohol
electrode slurry
binder
lithium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210665097.2A
Other languages
English (en)
Inventor
周行
朱文俊
周浩
袁野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Guangcaiweiye Technology Co ltd
Original Assignee
Changzhou Saide Energy Technology Co ltd
Nantong Saide Energy Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou Saide Energy Technology Co ltd, Nantong Saide Energy Co ltd filed Critical Changzhou Saide Energy Technology Co ltd
Priority to CN202210665097.2A priority Critical patent/CN114927696A/zh
Publication of CN114927696A publication Critical patent/CN114927696A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621Binders
    • H01M4/622Binders being polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明属于锂离子电池制备技术领域,具体涉及一种具有高粘结性的正极浆料及其制备方法和应用。该正极浆料的原料包括活性物质、导电剂、醇溶性粘结剂、醇类溶剂和多官能度交联剂,多官能度交联剂为多异氰酸酯;醇溶性粘结剂包括第一粘结剂。该正极浆料用于制备锂离子电池时,正极浆料与集流体之间具有较好的粘结力,且制得的电池的内阻低、循环稳定性好。将该正极浆料用于制备正极极片时,即使在高涂布量的情况下,正极浆料也具有较好的粘结力,不会出现界面剥离等问题。此外,通过交联剂的引入形成了基于共价键的网状包覆结构,有助于提高粘接耐久性和耐溶剂性,从而保证了电池的使用安全。

Description

一种具有高粘结性的正极浆料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于锂离子电池制备技术领域,具体涉及一种具有高粘结性的正极浆料及其制备方法和应用。
背景技术
锂离子电池作为商品化二次电池,具有能量密度高、循环寿命好、无记忆效应和环境友好等优点,已在便携式数码设备、新能源汽车和储能等领域获得广泛应用。
目前,锂离子电池正极材料中的活性物质主要有钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等多种材料。这类锂离子电池在生产过程中普遍使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂,以聚偏二氟乙烯(PVDF)或者其它NMP可溶解的高分子聚合物作为粘结剂。粘结剂在活性物质、导电剂和集流体之间发挥界面粘结作用,具有改善材料之间接触性、稳定极片结构的作用,是锂离子电池极片的重要组成部分。虽然粘结剂在正极材料中用量少,但是其对锂离子电池的阻抗、循环寿命和安全性等性能有重要的影响。
以PVDF为代表的粘结剂主要通过分子间范德华力、静电引力、机械摩擦和界面锚固等发挥粘结作用,分子间作用力弱,对界面粘结力提升能力有限。如果集流体与活性物质层之间的界面粘结力差,电池在长期循环过程中易出现界面剥离、电池失效等风险。进一步地,由于NMP沸点为203℃,沸点较高,使正极极片的干燥温度通常在130℃以上,导致正极极片的生产和NMP溶剂回收的能耗较高。此外,在制备高能量密度电芯时,提高能量密度的方法一般有两种,第一种是提高活性材料在配方中的占比,第二种是提高正极浆料在正极极片上的涂布量,但是这两种方法均要求正极浆料具有良好的粘结力,随着活性材料占比或涂布量的增加,活性物质层易出现开裂,掉粉等界面粘结问题。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中活性物质与集流体之间界面粘结性差等缺陷,从而提供了一种具有高粘结性的正极浆料及其制备方法和应用。
为此,本发明提供了以下技术方案。
本发明提供了一种具有高粘结性的正极浆料,其原料包括活性物质、导电剂、醇溶性粘结剂、醇类溶剂和多官能度交联剂;
所述多官能度交联剂为多异氰酸酯类物质;
所述多异氰酸酯类物质的分子结构中包括至少两个-NCO基团;
所述醇溶性粘结剂包括第一粘结剂;
所述第一粘结剂的分子结构中至少含有两个官能团;所述官能团为羟基和氨基中的至少一种。
所述正极浆料满足(1)-(2)中的至少一项,
(1)所述第一粘结剂包括聚乙烯醇缩丁醛,聚甲基丙烯酸羟乙酯,含有多羟基的聚酰胺类共聚物,含有羟基的聚氨酯类共聚物,含有多羟基的聚氨酯预聚体和端羟基聚乙二醇类中的至少一种;关于聚乙烯醇缩丁醛,在制备聚乙烯醇缩丁醛(PVB)时,合成PVB的反应是可逆反应,反应不可能进行完全,因此,聚乙烯醇缩丁醛分子中含有各种比例的缩醛基、羟基和乙酸酯类基团。
(2)所述多官能度交联剂的沸点高于140℃;
优选地,所述多官能度交联剂为1,3-双(1-异氰酸基-2-丙基)苯(TMXDI),2-庚基-3,4-二(9-异氰酸壬基)-1-戊基-环己烷(DDI),多苯基多次甲基多异氰酸酯(PMDI)和含有多异氰酸酯基团的醇溶性预聚体中的至少一种。
所述醇溶性粘结剂还包括第二粘结剂;
优选地,所述第二粘结剂包括聚乙烯基吡咯烷酮(PVP),乙烯基吡咯烷酮与乙酸乙烯酯的共聚物(PVP-VA),聚维酮碘(PVP-I2),聚氨酯(PU),聚酰胺(PA)和乙基纤维素中的至少一种。
本发明中第一粘结剂和第二粘结剂的用量比可以是任意比例,不做具体限定。例如,第一粘结剂和第二粘结剂的用量比可以是但不限于1:1、2:1、5:1、3:2等。
所述正极浆料中,所述活性物质、所述导电剂、所述醇溶性粘结剂和所述多官能度交联剂的质量比为(50-98):(2-25):(2-25):(0.2-2)。
所述醇类溶剂中水含量≤200ppm;
优选地,所述醇类溶剂的沸点低于130℃;
优选地,所述醇类溶剂为乙醇,正丙醇,异丙醇,正丁醇和异丁醇中的至少一种。
所述活性物质为三元正极材料,磷酸铁锂,锰酸锂,钴酸锂,氯化锂,碘化锂和甲基碘化铵中的至少一种;三元正极材料可以是但不限于NCM523、NCM622、NCM811等;
优选地,所述导电剂为导电碳黑,乙炔黑,科琴黑,多壁碳纳米管,单壁碳纳米管,导电石墨,石墨烯和比表面积>1000m2/g的活性炭中的至少一种。
本发明提供了一种上述正极浆料的制备方法,包括,
醇溶性粘结剂溶于部分醇类溶剂,得到溶液A;
活性物质、导电剂和溶液A混合,搅拌均匀,然后加入交联剂继续搅拌30-60min,调节固含量,得到所述正极浆料;
优选地,所述正极浆料是在环境湿度≤2%的条件下制备得到的;
优选地,所述溶液A中醇溶性粘结剂的固含量为5-50%。
在制备正极浆料时,醇溶性粘结剂以溶液的形式加入,溶液中醇溶性粘结剂的固含量为5-50%,溶剂为醇溶性溶剂。
本发明提供了一种正极浆料的制备方法,具体如下步骤,
醇溶性粘结剂与部分醇类溶剂混合,得到溶液A;
活性物质、导电剂和溶液A混合均匀,加入部分醇类溶剂使搅拌容易进行,该步骤加入醇类溶剂的用量根据实际情况调整即可;再加入交联剂或含交联剂的醇类溶剂继续搅拌30-60min,加入醇类溶剂,调节固含量,得到正极浆料。
本发明正极浆料的固含量根据使用需求确定,醇类溶剂的加入量由正极浆料固含量确定。
本发明还提供了一种正极极片,包括上述制备方法制得的正极浆料。
此外,本发明提供了一种锂离子电池,包括上述正极极片。
锂离子电池电解液中双(三氟甲烷)磺酰亚胺锂盐(LiTFSI)的摩尔浓度为0.5-1mol/L;
锂离子电池电解液中双(草酸)硼酸锂(LiBOB)的摩尔浓度为0.2-0.5mol/L;
优选地,所述电解液中的溶剂包括质量比为(2-5):(4-6)的1,3-二氧戊环(DOL)和1,2-二甲氧基乙烷(DME)。
本发明技术方案,具有如下优点:
1.本发明提供的具有高粘结性的正极浆料,该正极浆料的原料包括活性物质、导电剂、醇溶性粘结剂、醇类溶剂和多官能度交联剂,多官能度交联剂为多异氰酸酯;醇溶性粘结剂包括第一粘结剂。该正极浆料用于制备锂离子电池时,正极浆料与集流体之间具有较好的粘结力,电池在长期循环过程中不会出现界面剥离、失效等问题;且制得的电池的内阻低、循环稳定性好。将该正极浆料用于制备正极极片时,即使在高涂布量的情况下,正极浆料也具有较好的粘结力,不会出现界面剥离等问题。此外,通过交联剂的引入形成了基于共价键的网状包覆结构,有助于提高粘接耐久性和耐溶剂性,从而保证了电池的使用安全。
进一步地,本发明采用的第一粘结剂为分子链上含有两个以上羟基和/或氨基的醇溶性高分子材料,这类粘结剂与多异氰酸酯交联剂配合使用,可以使正极浆料内部形成三维网状的共价交联结构,提高活性物质和导电剂颗粒之间束缚力,进而提高正极极片的粘结力和内聚力,降低活性物质之间、活性物质与集流体之间,活性物质与导电碳材料之间等的界面接触阻抗,改善电池的循环稳定性。
进一步地,与现有技术PVDF作为粘结剂相比,本发明在正极浆料中加入醇溶性粘结剂可以降低成本,成本至少可降80%,且醇溶性粘结剂的来源广泛,价格低廉;与现有技术高沸点NMP作为溶剂相比,本发明以醇类溶剂作为溶剂,无毒无污染,易于回收利用,降低了溶剂的使用成本和回收成本,缩短了涂布干燥工序的时间。
2.本发明提供的具有高粘结性的正极浆料,在正极浆料中加入第二粘结剂可以提高正极浆料的稳定性,提高极片的粘结力,改善正极极片的柔韧性。
3.本发明提供的锂离子电池,以本发明提供的正极浆料作为正极材料,制得的锂离子电池具有较好的循环稳定性、内阻低,且电池在长期循环过程中不会出现由于界面剥离导致的内阻增加,循环失效等问题。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明,并不局限于所述最佳实施方式,不对本发明的内容和保护范围构成限制,任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品,均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者,按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
本发明所涉及的所有制备工序均要求在环境湿度≤2%的条件下进行,实施例中的原料均可以通过市售获得。
实施例1
本实施例提供了一种正极浆料,其原料包括,94g NCM523(活性物质)、2.0g科琴黑干粉、乙醇(醇类溶剂)、1.5g聚乙烯醇缩丁醛(简写为PVB,醇溶性粘结剂)、1.5g聚酰胺(简写为PA,醇溶性粘结剂)和1.0g 1,3-双(1-异氰酸基-2-丙基)苯(交联剂)。
本实施例还提供了一种上述正极浆料的制备方法,包括如下步骤,
按照上述质量,将NCM523、科琴黑干粉混合,在200rpm下搅拌0.5h,混合均匀,加入固含量为10%的PVB的乙醇溶液和固含量为25%的PA的乙醇溶液,再加入55g乙醇使搅拌顺利进行,在2000rpm下搅拌4h后加入1,3-双(1-异氰酸基-2-丙基)苯,在2000rpm下搅拌0.5h,加入乙醇溶剂调节固含量为55%,得到正极浆料。在制备方法过程中,采用的乙醇溶剂中水含量低于200ppm。
本实施例还提供了一种正极极片,其制备方法包括如下步骤,
将上述正极浆料涂布在碳铝箔集流体上进行双面涂布,控制双面涂布重量为24±1mg/cm2,在70±3℃下烘干,经辊压、分条、裁片后得到正极极片。
实施例2
本实施例提供了一种正极浆料,其原料包括,94g NCM523(活性物质)、2.0g科琴黑干粉、异丙醇(醇类溶剂)、2.0g聚乙烯醇缩丁醛(简写为PVB,醇溶性粘结剂)、1.0g乙烯基吡咯烷酮与乙酸乙烯酯的共聚物(PVP-VA 64K90,醇溶性粘结剂)和1.0g 2-庚基-3,4-二(9-异氰酸壬基)-1-戊基-环己烷(交联剂)。
本实施例还提供了一种上述正极浆料的制备方法,包括如下步骤,
按照上述质量,将NCM523、科琴黑干粉混合,在200rpm下搅拌0.5h,混合均匀,加入固含量为10%的PVB的异丙醇溶液和固含量为20%的PVP-VA的异丙醇溶液,再加入55g的异丙醇使搅拌顺利进行,在2000rpm下搅拌4h后加入2-庚基-3,4-二(9-异氰酸壬基)-1-戊基-环己烷,在2000rpm下搅拌0.5h,加入异丙醇溶剂调节固含量为50%,得到正极浆料。在制备方法过程中,采用的异丙醇溶剂中水含量低于200ppm。
本实施例还提供了一种正极极片,其制备方法包括如下步骤,
将上述正极浆料涂布在碳铝箔集流体上进行双面涂布,控制双面涂布重量为24±1mg/cm2,在70±3℃下烘干,经辊压、分条、裁片后得到正极极片。
实施例3
本实施例提供了一种正极浆料,其原料包括,94g NCM523(活性物质)、2.0g科琴黑干粉、乙醇(醇类溶剂)、3.0g聚乙烯醇缩丁醛(简写为PVB,醇溶性粘结剂)和1.0g 1,3-双(1-异氰酸基-2-丙基)苯(交联剂)。
本实施例还提供了一种上述正极浆料的制备方法,包括如下步骤,
按照上述质量,将NCM523、科琴黑干粉混合,在200rpm下搅拌0.5h,混合均匀,加入固含量为10%的PVB的乙醇溶液,再加入55g的乙醇使搅拌顺利进行,在2000rpm下搅拌4h后加入1,3-双(1-异氰酸基-2-丙基)苯,在2000rpm下搅拌0.5h,加入乙醇溶剂调节固含量为55%,得到正极浆料。在制备方法过程中,采用的乙醇溶剂中水含量低于200ppm。
本实施例还提供了一种正极极片,其制备方法包括如下步骤,
将上述正极浆料涂布在碳铝箔集流体上进行双面涂布,控制双面涂布重量为24±1mg/cm2,在70±3℃下烘干,经辊压、分条、裁片后得到正极极片。
实施例4
本实施例提供了一种正极浆料,其原料包括,94g NCM523(活性物质)、2.0g科琴黑干粉、异丙醇(醇类溶剂)、1.5g含有多羟基聚酰胺共聚物(醇溶性粘结剂)、2.0g乙基纤维素(醇溶性粘结剂)和0.5g 1,3-双(1-异氰酸基-2-丙基)苯(交联剂)。
本实施例还提供了一种上述正极浆料的制备方法,包括如下步骤,
按照上述质量,将NCM523、科琴黑干粉混合,在200rpm下搅拌0.5h,混合均匀,加入固含量为10%的含有多羟基聚酰胺共聚物的异丙醇溶液和固含量为25%的乙基纤维素的异丙醇溶液,再加入55g的异丙醇使搅拌顺利进行,在2000rpm下搅拌4h后加入1,3-双(1-异氰酸基-2-丙基)苯,在2000rpm下搅拌0.5h,加入异丙醇溶剂调节固含量为55%,得到正极浆料。在制备方法过程中,采用的异丙醇溶剂中水含量低于200ppm。
本实施例还提供了一种正极极片,其制备方法包括如下步骤,
将上述正极浆料涂布在碳铝箔集流体上进行双面涂布,控制双面涂布重量为24±1mg/cm2,在70±3℃下烘干,经辊压、分条、裁片后得到正极极片。
实施例5
本实施例提供了一种正极浆料,其原料包括,82g磷酸铁锂、8g碘化锂、5g科琴黑干粉、异丙醇(醇类溶剂)、2.5g聚乙烯醇缩丁醛(简写为PVB,醇溶性粘结剂)、2g乙基纤维素(醇溶性粘结剂)和0.5g 2-庚基-3,4-二(9-异氰酸壬基)-1-戊基-环己烷(交联剂)。
本实施例还提供了一种上述正极浆料的制备方法,包括如下步骤,
按照上述质量,将磷酸铁锂、碘化锂、科琴黑干粉混合,在200rpm下搅拌0.5h,混合均匀,加入固含量为10%的PVB的异丙醇溶液和固含量为20%的乙基纤维素的异丙醇溶液,再加入55g的异丙醇使搅拌顺利进行,在2000rpm下搅拌4h后加入2-庚基-3,4-二(9-异氰酸壬基)-1-戊基-环己烷,在2000rpm下搅拌0.5h,加入异丙醇溶剂调节固含量为50%,得到正极浆料。在制备方法过程中,采用的异丙醇溶剂中水含量低于200ppm。
本实施例还提供了一种正极极片,其制备方法包括如下步骤,
将上述正极浆料涂布在碳铝箔集流体上进行双面涂布,控制双面涂布重量为24±1mg/cm2,在70±3℃下烘干,经辊压、分条、裁片后得到正极极片。
对比例1
本对比例提供了一种正极浆料,其原料包括,94g NCM523、2g科琴黑干粉、乙醇、4g聚乙烯醇缩丁醛。
本对比例还提供了一种上述正极浆料的制备方法,包括如下步骤,
按照上述质量,将NCM523、科琴黑干粉混合,在200rpm下搅拌0.5h,混合均匀,加入固含量为10%的PVB的乙醇溶液,加入55g的乙醇使搅拌顺利进行,在2000rpm下搅拌4h,加入乙醇溶剂调节固含量为50%,得到正极浆料。在制备方法过程中,采用的乙醇溶剂中水含量低于200ppm。
本对比例还提供了一种正极极片,其制备方法包括如下步骤,
将上述正极浆料涂布在碳铝箔集流体上进行双面涂布,控制双面涂布重量为24±1mg/cm2,在70±3℃下烘干,经辊压、分条、裁片后得到正极极片。
对比例2
本对比例提供了一种正极浆料及其制备方法,制备方法包括如下步骤,
取96g NCM523、2g科琴黑和2g PVDF混合均匀,加入55g的N-甲基吡咯烷酮,2000rpm搅拌5h,调节固含量为60%,得到正极浆料。其中,N-甲基吡咯烷酮的水含量低于200ppm。
本对比例还提供了一种正极极片,其制备方法包括,
将上述正极浆料涂布在碳铝箔集流体上进行双面涂布,控制双面涂布重量为24±1mg/cm2,在120±3℃下烘干,经辊压、分条、裁片后得到正极极片。
试验例
各实施例和对比例提供的正极极片以及采用正极极片制得的锂离子电池的性能评价,具体如下,
(1)正极极片粘结性的测试方法:取待测正极极片,用刀片截取宽度为2.5cm、长度为10-12cm的试样;用专用双面胶带贴于宽度为5cm、长度为20cm的钢板上,双面胶带的宽度为2cm、长度为9cm;双面胶带的一端与钢板的一端平齐;将裁好的正极极片试样贴在双面胶上,测试面朝下;将钢板未贴极片的一端用拉力机的下夹具固定,将极片未粘胶带部分向上翻折,用拉力机的上夹具固定,开启拉力机,先预拉1cm的距离,停机,复位后用5cm/min的速度测试;记录极片从双面胶上剥离时拉力机时所显示的拉力值F,正极极片的粘结力通过如下公式得到,结果见表1,
Figure BDA0003691346120000101
其中,在本试验例中,试样的宽度为0.02m,即式样与双面胶带粘接区域的宽度。
(2)锂离子电池的性能评价
锂离子电池的制备方法包括以下步骤:
隔离膜:厚度为10μm的聚丙烯隔离膜。
电解液:电解液中双(三氟甲烷)磺酰亚胺锂盐(LiTFSI)的浓度为0.5mol/L,双(草酸)硼酸锂(LiBOB)的浓度为0.2mol/L,电解液中的溶剂为质量比为4:6的1,3-二氧戊环(DOL)、1,2-二甲氧基乙烷(DME)。
负极极片的制备:石墨、导电剂SP、羧甲基纤维素钠盐(CMC)、丁苯橡胶按照96:1:1.2:1.8的比例在去离子水中混合,高速搅拌得到均匀稳定的负极浆料,浆料固含量48%。将上述负极浆料涂布在铜箔上,经过烘干、辊压、分条、裁片工序制得负极极片。
组装正极极片(分别由各实施例和对比例制得)、负极极片、隔离膜,得到干电芯用铝塑膜封装,经热压,烘烤,注液、化成后得到锂离子二次电池。
①锂离子二次电池DCR的测试方法:在25℃下,将锂离子电池以1C恒流充电至电压为4.3V,然后4.3V恒压充至电流为0.05C,静置20min后,以1C恒流放电30min(电芯带电量为50%SOC),静置20min,记录此时电芯的电压V1,以3C放电15s,记录脉冲放电后的电压V2,通过如下公式得到DCR,
Figure BDA0003691346120000111
其中,在本试验例中,I=3C。
②锂离子电池循环性能的测试方法:在25℃下,先将锂离子电池以1C恒流充电至电压为4.3V,然后4.3V恒压充至电流为0.05C,静置20min后,以1C恒流放电至3.0V,此为电池的首圈放电容量。将锂离子电池按上述方法进行多次循环充放电测试,直至锂离子二次电池的放电容量衰减至初始放电容量的80%,记录电池的循环次数;其中,容量保持率计算方法如下,
Figure BDA0003691346120000121
表1
正极极片粘结力N/m DCR mΩ 循环寿命/圈
实施例1 42 10.2 1550
实施例2 48 9.8 1690
实施例3 35 9.5 1470
实施例4 47 10.0 1630
实施例5 40 8.5 1850
对比例1 17 14.5 1200
对比例2 32 11.3 1420
通过表1记载的内容可以看出,本发明正极浆料制得的正极极片的粘结力高,制得的电池的内阻小,循环寿命长。
与对比例1相比,本发明粘结剂与多异氰酸酯交联剂配合使用,可以提高正极极片的粘结力和内聚力,提高电池循环寿命。
与现有技术采用PVDF(对比例2)作为粘结剂相比,本发明在醇溶液的正极浆料中加入可反应的粘结剂和交联剂有助于提高极片的粘结剂和内聚力,以及提高电池的循环寿命,降低电池内阻。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种具有高粘结性的正极浆料,其特征在于,其原料包括活性物质、导电剂、醇溶性粘结剂、醇类溶剂和多官能度交联剂;
所述多官能度交联剂为多异氰酸酯类物质;
所述多异氰酸酯类物质的分子结构中包括至少两个-NCO基团;
所述醇溶性粘结剂包括第一粘结剂;
所述第一粘结剂的分子结构中至少含有两个官能团;所述官能团为羟基和氨基中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的正极浆料,其特征在于,满足(1)-(2)中的至少一项,
(1)所述第一粘结剂包括聚乙烯醇缩丁醛,聚甲基丙烯酸羟乙酯,含有多羟基的聚酰胺类共聚物,含有羟基的聚氨酯类共聚物,含有多羟基的聚氨酯预聚体和端羟基聚乙二醇类中的至少一种;
(2)所述多官能度交联剂的沸点高于140℃;
优选地,所述多官能度交联剂为1,3-双(1-异氰酸基-2-丙基)苯,2-庚基-3,4-二(9-异氰酸壬基)-1-戊基-环己烷,多苯基多次甲基多异氰酸酯和含有多异氰酸酯基团的醇溶性预聚体中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的正极浆料,其特征在于,所述醇溶性粘结剂还包括第二粘结剂;
优选地,所述第二粘结剂包括聚乙烯基吡咯烷酮,乙烯基吡咯烷酮与乙酸乙烯酯的共聚物,聚维酮碘,聚氨酯,聚酰胺和乙基纤维素中的至少一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的正极浆料,其特征在于,所述活性物质、所述导电剂、所述醇溶性粘结剂和所述多官能度交联剂的质量比为(50-98):(2-25):(2-25):(0.2-2)。
5.根据权利要求1-4任一项所述的正极浆料,其特征在于,所述醇类溶剂中水含量≤200ppm;
优选地,所述醇类溶剂的沸点低于130℃;
优选地,所述醇类溶剂为乙醇,正丙醇,异丙醇,正丁醇和异丁醇中的至少一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的正极浆料,其特征在于,所述活性物质为三元正极材料,磷酸铁锂,锰酸锂,钴酸锂,氯化锂,碘化锂和甲基碘化铵中的至少一种;
优选地,所述导电剂为导电碳黑,乙炔黑,科琴黑,多壁碳纳米管,单壁碳纳米管,导电石墨,石墨烯和比表面积>1000m2/g的活性炭中的至少一种。
7.一种权利要求1-6任一项所述正极浆料的制备方法,其特征在于,包括,
醇溶性粘结剂溶于部分醇类溶剂,得到溶液A;
活性物质、导电剂和溶液A混合,搅拌均匀,然后加入交联剂再搅拌30-60min,调节固含量,得到所述正极浆料;
优选地,所述正极浆料是在环境湿度≤2%的条件下制备得到的;
优选地,所述溶液A中醇溶性粘结剂的固含量为5-50%。
8.一种正极极片,其特征在于,包括权利要求1-6任一项所述的正极浆料或者由权利要求7所述制备方法制得的正极浆料。
9.一种锂离子电池,其特征在于,包括权利要求8所述的正极极片。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池,其特征在于,锂离子电池电解液中双(三氟甲烷)磺酰亚胺锂盐的摩尔浓度为0.5-1mol/L;
锂离子电池电解液中双(草酸)硼酸锂的摩尔浓度为0.2-0.5mol/L;
优选地,所述电解液中的溶剂包括质量比为(2-5):(4-6)的1,3-二氧戊环和1,2-二甲氧基乙烷。
CN202210665097.2A 2022-06-13 2022-06-13 一种具有高粘结性的正极浆料及其制备方法和应用 Pending CN114927696A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210665097.2A CN114927696A (zh) 2022-06-13 2022-06-13 一种具有高粘结性的正极浆料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210665097.2A CN114927696A (zh) 2022-06-13 2022-06-13 一种具有高粘结性的正极浆料及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114927696A true CN114927696A (zh) 2022-08-19

Family

ID=82815132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210665097.2A Pending CN114927696A (zh) 2022-06-13 2022-06-13 一种具有高粘结性的正极浆料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114927696A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024077507A1 (zh) * 2022-10-12 2024-04-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 粘结组合物、电极浆料、电极极片、二次电池及用电装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024077507A1 (zh) * 2022-10-12 2024-04-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 粘结组合物、电极浆料、电极极片、二次电池及用电装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1249882B1 (en) Binder for use in electrolyte of lithium ion secondary cell and use thereof
CN106129365A (zh) 一种高安全性磷酸锰铁锂电池
WO2018000578A1 (zh) 多元功能化改性聚乙烯醇基锂离子电池水性粘结剂及在电化学储能器件中的应用
WO2018082181A1 (zh) 一种强极性聚合物粘结剂、合成方法及其在锂电池中的应用
CN109994710B (zh) 复合负极材料及其制备方法、负极极片、电池
CN105703003A (zh) 一种锂电池用梳状聚合物、电解质、复合电极及其应用
CN110364734A (zh) 高性能水性复配锂离子电池负极粘结剂及制备方法与应用
EP4293753A1 (en) Method for preparing coating-modified high-nickel ternary positive electrode material, and prepared material
CN111740100A (zh) 正极浆料以及锂离子电池
CN110627997A (zh) 锂离子电池用热塑性聚氨酯粘结剂及其制备方法和应用
CN109980224A (zh) 一种正极浆料及制备方法和正极片、锂离子电池
CN111540877A (zh) 电极极片及其制备方法和二次电池
CN111647345B (zh) 一种锂离子电池负极聚合物保护涂层及其制备方法、应用
WO2023005520A1 (zh) 一种粘结剂及其制备方法和应用
CN101393981B (zh) 锂离子电池极片及其制备方法、以及采用该极片制备的锂离子电池
CN101826640B (zh) 一种锂离子电池用极芯和使用该极芯的锂离子电池
CN114927696A (zh) 一种具有高粘结性的正极浆料及其制备方法和应用
CN112397718B (zh) 一种自愈合锂离子电池硅基负极材料及其制备方法
CN117080449B (zh) 一种电池用自修复粘结剂及其制备方法
CN113451541B (zh) 一种高电压锂离子正电极极片、电池及其制作方法
CN101315975A (zh) 电池正极和使用该正极的锂离子电池及它们的制备方法
CN101202360B (zh) 一种锂离子二次电池的电解液以及含有该电解液的电池
CN114678491B (zh) 负极极片及其制备方法和电化学装置
EP4318678A1 (en) Positive electrode slurry, secondary battery, battery module, battery pack, and electric device
CN107834072B (zh) 一种锂离子电池粘结剂

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20240607

Address after: Room 402-1, Door 5, Building 2, No. 6 Zhuyuan Road, Huayuan Industrial Zone, Binhai New Area, Tianjin, 300000

Applicant after: Tianjin Guangcaiweiye Technology Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 226010 No. 1692, Xinghu Avenue, development zone, Nantong City, Jiangsu Province

Applicant before: Nantong saide Energy Co.,Ltd.

Country or region before: China

Applicant before: Changzhou saide Energy Technology Co.,Ltd.