CN116130658A - 一种双组分锂离子电池正极材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双组分锂离子电池正极材料及其制备方法，涉及电池材料的领域。其中，双组分锂离子电池正极材料，包括A组分与B组分，所述A组分包含2‑10重量份第一粘结剂、1‑4重量份第二粘结剂、0.05‑1重量份分散剂、80‑90重量份活性物质、1‑10重量份导电剂以及20‑100重量份第一溶剂；所述第一粘结剂选用羟基树脂，所述第二粘结剂选用聚氨酯树脂、聚酯树脂、有机硅树脂、有机氟树脂中的任意一种或几种的组合物；所述B组分为异氰酸酯固化剂；所述A组分与B组分的重量比为（20‑55）:1。本申请的正极材料具有与铝箔的粘结力强、容量循环稳定性以及安全性高的优点。

Description

一种双组分锂离子电池正极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电池材料的领域，尤其是涉及一种双组分锂离子电池正极材料及其制备方法。
背景技术
锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、自放电小、无记忆效应、等突出特点，是目前常用的一种便携式理想电池，可应用于摄像机、移动电话、笔记本电脑等电子装置，也是电动汽车、航天、卫星、潜艇、水下机器人等高能动力电池的首选电源。
正负极材料作为锂离子电池最核心的组成部分，是人们研究的重点。但目前人们对电极中辅材粘结剂的报道相对较少。
其中，在正极极片的制备过程中，粘结剂主要起粘结活性物质、粘结活性物质与集流体、缓冲电极在使用过程中体积膨胀的作用。虽然粘结剂在电极中用量虽然较少，但是对电池性能却起着至关重要的作用。
目前，常见的正极粘结剂为含氟聚合物。如专利公开号为CN107958997A的专利申请公开了一种正极浆料、正极极片及锂离子电池。所述正极浆料包括正极活性材料、导电剂以及粘结剂。所述正极活性材料包括pH值≥11.5的第一正极活性材料颗粒。所述粘结剂包括含氟聚合物，所述含氟聚合物选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、偏氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、含氟丙烯酸酯树脂中的一种或几种。其中，结合其试验数据可知，正极极片的粘接力最高仅为180N/m。
即采用含氟聚合物作为粘结剂时，粘结剂与活性物质或集流体铝箔之间的粘结力仍低于200N/m，容易发生活性物质开裂、剥落等问题，存在一定的安全隐患。故如何进一步有效提高粘结剂与活性物质或集流体铝箔之间的粘结力具有重要的研究意义。
发明内容
为了改善相关技术中粘结剂与活性物质或集流体铝箔之间的粘结力差的问题，本申请提供一种双组分锂离子电池正极材料及其制备方法。
本申请提供的一种双组分锂离子电池正极材料采用如下的技术方案：
一种双组分锂离子电池正极材料，包括A组分与B组分，所述A组分包含2-10重量份第一粘结剂、1-4重量份第二粘结剂、0.05-1重量份分散剂、80-90重量份活性物质、1-10重量份导电剂以及20-100重量份第一溶剂；
所述第一粘结剂选用羟基树脂，所述第二粘结剂选用聚氨酯树脂、聚酯树脂、有机硅树脂、有机氟树脂中的任意一种或几种的组合物；
所述B组分为异氰酸酯固化剂；
所述A组分与B组分的重量比为(20-55):1。
本申请与相关技术中正极材料的主要不同之处在于：本申请中正极材料包括A组分与B组分，其中B组分其促进浆料固化的作用，在使用前加入A组分中，能够有效预防正极材料在存放过程中容易增稠或产生局部凝胶的问题，有效提高了正极材料的加工性能。
其次，与单组分粘结剂相比，本申请中的羟基树脂与异氰酸酯反应形成新的化学键，能够有效提高粘结剂与活性物质之间的粘结性能以及正极材料与铝箔之间的粘结性能，对提高正极材料的粘结稳定性、锂离子电池循环充放电后的容量保持率均具有促进作用。
此外，本申请还加入了第二粘结剂，第二粘结剂可根据不同的性能需求进行选择，其中，加入聚氨酯树脂能够进一步调整粘结剂的柔韧性，加入有机硅树脂或有机氟树脂能够进一步调整粘结剂的耐高温性能等。具体可根据实际的场景需求进行选择。
可选的，所述第一粘结剂包括羟基丙烯酸树脂与羟基有机硅树脂，所述羟基丙烯酸树脂与羟基有机硅树脂的重量比为(3.8-4.2):1。
第一粘结剂选用羟基丙烯酸树脂与羟基有机硅树脂重量比为(3.8-4.2):1范围内的组合物时，正极材料与铝箔之间的粘结稳定性以及正极材料在高温环境中的尺寸稳定性均提高，有利于提高锂离子电池循环充放电后的容量保持率以及在高温环境中的容量保持率。
可选的，所述羟基丙烯酸酯树脂包括以下重量份的原料：
结构单体：30-33份
酸性单体：5-22份
功能单体：23-26份
链转移剂：1-3份
引发剂：0.4-0.6份
催化剂：0.1-0.3份
第二溶剂：100份
所述结构单体选用甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸庚酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-异辛酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十四酯、丙烯酸十八酯、丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、苯乙烯中的任意一种或几种的组合物；
所述酸性单体选用丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、巴豆酸、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸及以上酸性单体酸酐中的任意一种或几种的组合物；
所述功能单体选用丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯中的任意一种或几种的组合物；
所述链转移剂选用正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、正丁硫醇、巯基乙醇、乙二醇，异丙醇中的任意一种或几种的组合物；所述引发剂选用过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的任意一种或两种的组合物；所述催化剂选用戊二酸锌、异辛酸锌中的任意一种或几种的组合物；
所述第二溶剂选用甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、环己酮、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇甲醚、乙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇、二丙二醇甲醚中的任意一种或几种的组合物。
可选的，所述结构单体选用苯乙烯与丙烯酸十二酯，所述苯乙烯与丙烯酸十二酯的重量比为3:(4.5-5.5)。
结构单体选用苯乙烯与丙烯酸十二酯重量比为3:(4.5-5.5)范围内的组合物时，有利于进一步提高正极材料的耐温性能，有效提高了正极材料在高温环境中的尺寸稳定性。
可选的，所述酸性单体选用马来酸与衣康酸酐的组合物，所述马来酸与衣康酸酐的重量比为(1-2):3。
酸性单体选用马来酸与衣康酸酐重量比为(1-2):3范围内的组合物时，正极材料与铝箔之间的粘结稳定性大大提高，使得采用该正极材料制得的锂离子电池在1000次循环充放电后，容量保持率仍保持在88％以上。其原因可能是采用上述组合的酸性单体时，粘结剂与活性物质、导电剂的界面结合力大大增强。同时，该粘结剂还具有高弹性和高粘结性，能够在多次充放电循环后仍能保持正极材料与铝箔之间的粘结稳定性，并保持正极材料中活性物质以及导电剂的稳定性。
可选的，所述第二粘结剂包括聚氨酯树脂与有机氟树脂，所述聚氨酯树脂与有机氟树脂的重量比为(2.5-3.5):1。
第二粘结剂选用聚氨酯树脂与有机氟树脂重量比为(2.5-3.5):1范围内的组合物时，能够在保持正极材料与铝箔的粘结稳定性的同时进一步提高正极材料的耐温性能，对提高采用该正极材料制得的锂离子电池在高温环境中的容量保持率具有促进作用。
可选的，所述分散剂选用VOK-Disper 3031分散剂、YTF003分散剂中的任意一种或两种的组合物。
VOK-Disper 3031分散剂、YTF003分散剂能够有效促进活性物质以及正价材料在本申请粘结剂中的分散性能。
可选的，所述活性物质包括钴酸锂和三元镍钴锰材料，所述钴酸锂与三元镍钴锰材料的重量比为5:(10-15)。
活性物质选用钴酸锂与三元镍钴锰材料重量比为5:(10-15)范围内的组合物时，能够进一步提高锂离子电池在循环充放电后以及高温环境中的容量保持率。
可选的，所述导电剂选用乙炔黑、超导碳黑、导电石墨、导电碳纤维中的任意一种或几种的组合物。
乙炔黑、超导碳黑、导电石墨、导电碳纤维均具有良好的导电性能，通过在活性物质表面形成导电网络，能够加快电子传输速率，同时可吸收和保持电解液，为锂离子提供更多电解质截面，从而提高电池充电效率和延长电池使用寿命。
第二方面，本申请提供的一种双组分锂离子电池正极材料的制备方法采用以下的技术方案：
一种双组分锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将第一粘结剂、部分第一溶剂、活性物质、部分导电剂混合搅拌，得到第一混合物；
(2)将剩余的导电剂加入步骤(1)得到的第一混合物中，混合搅拌，得到第二混合物；
(3)将第二粘结剂加入步骤(2)得到的第二混合物中，混合搅拌，得到第三混合物；
(4)将剩余的第一溶剂加入步骤(3)得到的第三混合物中，混合均匀，过滤，得到所述A组分；
(5)使用时，按配比将B组分加入计入步骤(4)得到的A组分中，混合均匀，得到所述锂离子电池正极材料。
第一溶剂与导电剂分次加入，有利于缩短搅拌时间，提高分散效率。
综上所述，本申请的技术方案包括以下有益效果：
1.本申请中的正极材料具有粘结剂与活性物质的界面结合力强、与铝箔的粘结力强的优点；2.本申请中的正极材料在高温环境以及循环充放电后的尺寸稳定性好、容量保持率高。
具体实施方式
以下结合制备例、实施例与对比例对本申请作进一步详细说明。
制备例
一种羟基丙烯酸树脂，包括以下重量份的原料：
结构单体：30-33份
酸性单体：5-22份
功能单体：23-26份
链转移剂：1-3份
引发剂：0.4-0.6份
催化剂：0.1-0.3份
第二溶剂：100份
所述结构单体选用甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸庚酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-异辛酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十四酯、丙烯酸十八酯、丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、苯乙烯中的任意一种或几种的组合物；
所述酸性单体选用丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、巴豆酸、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸及以上酸性单体酸酐中的任意一种或几种的组合物；
所述功能单体选用丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯中的任意一种或几种的组合物；
所述链转移剂选用正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、正丁硫醇、巯基乙醇、乙二醇，异丙醇中的任意一种或几种的组合物；
所述第二溶剂选用甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、环己酮、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇甲醚、乙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇、二丙二醇甲醚中的任意一种或几种的组合物。所述结构单体选用甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸庚酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-异辛酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十四酯、丙烯酸十八酯、丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、苯乙烯中的任意一种或几种的组合物；
所述酸性单体选用丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、巴豆酸、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸及以上酸性单体酸酐中的任意一种或几种的组合物；
所述功能单体选用丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯中的任意一种或几种的组合物；
所述链转移剂选用正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、正丁硫醇、巯基乙醇、乙二醇，异丙醇中的任意一种或几种的组合物；所述引发剂选用过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的任意一种或两种的组合物；所述催化剂选用戊二酸锌、异辛酸锌中的任意一种或几种的组合物；所述第二溶剂选用甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、环己酮、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇甲醚、乙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇、二丙二醇甲醚中的任意一种或几种的组合物。
以下以具体的制备例1-8进行说明，其中，制备例1-8中羟基丙烯酸树脂的原料配比分别如下表1：
表1制备例1-8中羟基丙烯酸树脂的原料配比(单位/g)
其中，制备例1-8中羟基丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：
将结构单体、功能单体、酸性单体、催化剂、链转移剂加入70g第二溶剂中，通入氮气将空气排出后，升温至60℃，升温速率控制在1.5℃/min,回流保温1h，得到待反应物；
将引发剂溶于30g第二溶剂中，得到引发剂溶液；
将引发剂溶液以1-2滴/s的速度滴加至待反应物中，在75℃中恒温反应3h，得到羟基丙烯酸树脂。
实施例
一种双组分锂离子电池正极材料，包括A组分与B组分，A组分与B组分的重量比为(20-55):1；其中，A组分包含2-10重量份第一粘结剂、1-4重量份第二粘结剂、0.05-1重量份分散剂、80-90重量份活性物质、1-10重量份导电剂以及20-100重量份第一溶剂。
第一粘结剂选用羟基树脂，第二粘结剂选用聚氨酯树脂、聚酯树脂、有机硅树脂、有机氟树脂中的任意一种或几种的组合物。
分散剂选用VOK-Disper 3031分散剂、YTF003分散剂中的任意一种或两种的组合物；VOK-Disper 3031分散剂来源于德国沃克尔，YTF003分散剂来源于深圳一特科技有限公司。
活性物质选用钴酸锂、三元镍钴锰材料中的任意一种或两种的组合物；优选包括钴酸锂和三元镍钴锰材料，钴酸锂与三元镍钴锰材料的重量比为5:(10-15)。
导电剂选用乙炔黑、超导碳黑、导电石墨、导电碳纤维中的任意一种或几种的组合物；优选表面积为500-1000平方米/克的乙炔黑或超导碳黑或导电石墨。
第一溶剂选用四氢呋喃、吡啶、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或几种的组合物。
B组分为异氰酸酯固化剂；异氰酸酯固化剂可以选用六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯等二异氰酸酯中的任意一种或几种的组合物。
以下以具体的实施例1-18对本申请做进一步说明。
实施例1-2
一种双组分锂离子电池正极材料，包括A组分与B组分，A组分各原料的配比如下表2，B组分选用异氟尔酮二异氰酸酯。
表2实施例1-2中双组分锂离子电池正极材料A组分的配比(单位/kg)
其中，上述实施例1-2中的A组分：
羟基丙烯酸树脂采用制备例1制得的羟基丙烯酸树脂；
羟基有机硅树脂的羟值为9mgKOH/g,粘度为80cps；
聚氨酯树脂的熔体流动速率为56g/10min
乙炔黑的表面积为500平方米/克。
其次，实施例1中A组分与B组分的重量比为20:1；实施例2-5中A组分与B组分的重量比为55:1。
另外，实施例1-2中双组分锂离子电池正极材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将第一粘结剂、50wt％第一溶剂、活性物质、50wt％导电剂在50r/min的搅拌速度下搅拌30min，得到第一混合物；
(2)将剩余的导电剂加入步骤(1)得到的第一混合物中，在50r/min的搅拌速度下继续搅拌30min，得到第二混合物；
(3)将第二粘结剂加入步骤(2)得到的第二混合物中，在50r/min的搅拌速度下继续搅拌30min，得到第三混合物；
(4)将剩余的第一溶剂加入步骤(3)得到的第三混合物中，在50r/min的搅拌速度下继续搅拌30min，过滤，得到A组分；
(5)使用时，将B组分加入步骤(4)得到的A组分中，在50r/min的搅拌速度下继续搅拌30min，得到锂离子电池正极材料。
实施例6
一种双组分锂离子电池正极材料，与实施例4的区别在于：
第二粘结剂选用等量有机氟树脂代替聚氨酯树脂，有机氟树脂选用聚偏氟乙烯，聚偏氟乙烯的分子量为100万。
实施例7
一种双组分锂离子电池正极材料，与实施例4的区别在于：
第二粘结剂包括聚氨酯树脂与有机氟树脂，聚氨酯树脂与有机氟树脂的重量比为1:1。
其中，聚氨酯树脂的熔体流动速率为56g/10min；
有机氟树脂选用聚偏氟乙烯，聚偏氟乙烯的分子量为100万。
实施例8
一种双组分锂离子电池正极材料，与实施例4的区别在于：
第二粘结剂包括聚氨酯树脂与有机氟树脂，聚氨酯树脂与有机氟树脂的重量比为3:1。
其中，聚氨酯的熔体流动速率为56g/10min；
有机氟树脂选用聚偏氟乙烯，聚偏氟乙烯的分子量为100万。
实施例9
一种双组分锂离子电池正极材料，与实施例8的区别在于：
活性物质选用等量的三元镍钴锰材料代替钴酸锂。
实施例10
一种双组分锂离子电池正极材料，与实施例8的区别在于：
活性物质包括钴酸锂与三元镍钴锰材料两者的组合物，钴酸锂与三元镍钴锰材料的重量比为1:1。
实施例11
一种双组分锂离子电池正极材料，与实施例8的区别在于：
活性物质包括钴酸锂与三元镍钴锰材料两者的组合物，钴酸锂与三元镍钴锰材料的重量比为5:13。
实施例12
一种双组分锂离子电池正极材料，与实施例11的区别在于：
羟基丙烯酸树脂采用制备例2制得的羟基丙烯酸树脂。
实施例13
一种双组分锂离子电池正极材料，与实施例11的区别在于：
羟基丙烯酸树脂采用制备例3制得的羟基丙烯酸树脂。
实施例14
一种双组分锂离子电池正极材料，与实施例11的区别在于：
羟基丙烯酸树脂采用制备例4制得的羟基丙烯酸树脂。
实施例15
一种双组分锂离子电池正极材料，与实施例11的区别在于：
羟基丙烯酸树脂采用制备例5制得的羟基丙烯酸树脂。
实施例16
一种双组分锂离子电池正极材料，与实施例11的区别在于：
羟基丙烯酸树脂采用制备例6制得的羟基丙烯酸树脂。
实施例17
一种双组分锂离子电池正极材料，与实施例11的区别在于：
羟基丙烯酸树脂采用制备例7制得的羟基丙烯酸树脂。
实施例18
一种双组分锂离子电池正极材料，与实施例11的区别在于：
羟基丙烯酸树脂采用制备例8制得的羟基丙烯酸树脂。
对比例
对比例1
一种锂离子电池正极材料，包括以下原料：
聚偏氟乙烯：10kg
分散剂VOK-Disper 3031：1kg
钴酸锂：90kg
乙炔黑：10kg
1.甲基吡咯烷酮：100kg。
其中，聚偏氟乙烯的分子量为100万。
本对比例中，锂离子电池正极材料的制备方法如下：
将聚偏氟乙烯、分散剂VOK-Disper、钴酸锂以及乙炔黑加入N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀后，得到锂离子电池正极材料。
对比例2
一种双组分锂离子电池正极材料，与实施例2的区别在于：
羟基丙烯酸树脂采用等量的羧基丙烯酸树脂代替，羧基丙烯酸树脂的酸值为80。
性能检测数据
正极片的制备：选用厚度为14μm铝箔作为正极集流体，将对比例1-2与实施例1-18的正极浆料均匀涂布在铝箔的双表面上，涂布面密度为2mg/cm2，然后经120℃真空干燥、冷压、裁片、分切，得到正极极片。其中，实施例1-18的正极极片在分切过程中不会出现掉粉，对比例1-2中的正极极片在分切过程中会出现掉粉问题。
锂离子电池的制备：将实施例1-18与对比例1-2对应的正极极片与隔离膜(聚丙烯膜)、石墨负极极片(石墨:SP:SBR:CMC的质量比为97:1:1.5:0.5，负极集流体为铜箔)卷绕成型号为426080、容量为2Ah的电芯，注入电解液，其中，电解液采用1mol/L的LiPF6作为锂盐，以EC/EMC＝3:7(V/V)作为非水有机溶剂，之后对电芯进行化成、容量等测试，得到采用实施例1-18的正极材料制得的锂离子电池1-18,以及采用对比例1-2中正极材料制得的锂离子电池1#-2#。
试验一、电池正极材料与正极集流体铝箔的剥离强度：
(1)循环充放电前正极极片的粘结力测试
将冷压后的正极极片裁剪成20mm*200mm的尺寸，进行180°拉力测试，测试正极膜片与铝箔之间的粘结力。
(2)循环充放电1000次后正极极片的粘结力测试
在45℃下，将锂离子电池以1.5C恒流充电至4.35V，然后恒压充电至电流为0.05C，然后用1.5C恒流放电至3.0V，此为一个循环，如此充电/放电1000个循环后，将锂离子电池的正极片拆卸下来，测试正极膜片与铝箔之间的粘结力。
试验二、锂离子电池45℃循环测试：
将制备得到的锂离子电池1-18与锂离子电池1#-2#分别按照下述方法进行测试：
在45℃下，将锂离子电池以1.5C恒流充电至4.35V，然后恒压充电至电流为0.05C，然后用1.5C恒流放电至3.0V，此为一个循环，如此充电/放电循环1000次后，计算锂离子电池循环1000次后的厚度膨胀率和容量保持率。
试验三、耐高温存储性能：
将制备得到的锂离子电池1-18与锂离子电池1#-2#分别按照下述方法进行测试：
在25℃下，将锂离子电池静置30分钟，之后以0.5C倍率恒流充电至4.35V，之后在4.35V下恒压充电至0.05C，并静置5分钟，然后分别在60℃下储存30天后，分别测定得到锂离子电池存储30天后的厚度膨胀率以及容量保持率。
表3正极极片与锂离子电池性能测试
结果分析
结合实施例2与对比例1并结合表3中的数据可知，与直接采用经聚偏氟乙烯作为粘结剂相比，采用本申请中的羟基树脂与异氰酸酯固化剂组成的双组分粘结剂更有利于正极材料与铝箔之间粘结力的提高，且采用双组分粘结剂制得的正极极片在分切过程中不会出现掉粉，说明粘结剂与活性物质之间的粘结力也显著提高。
结合实施例2与对比例2并结合表3中的数据可知，采用羧基丙烯酸树脂代替羟基丙烯酸树脂时，正极材料与铝箔之间的粘结力大大降低，且正极材料在高温环境中的尺寸稳定性也明显降低，原因是采用羧基丙烯酸树脂代替羟基丙烯酸树脂后，粘结剂存在气孔，降低了活性物质以及导电剂与粘结剂的粘结强度。
结合实施例2-5并结合表3中的数据可知，第一粘结剂选用羟基丙烯酸树脂与羟基有机硅树脂重量比为(3.8-4.2):1范围内的组合物时，该正极材料与铝箔之间的粘结稳定性以及正极材料在高温环境中的尺寸稳定性均提高。
结合实施例4与实施例6-8并结合表3中的数据可知，第二粘结剂选用聚氨酯树脂与有机氟树脂重量比为(2.5-3.5):1范围内的组合物时，能够在保持正极材料与铝箔的粘结稳定性的同时进一步提高正极材料的耐温性能，对提高采用该正极材料制得的锂离子电池在高温环境中的容量保持率具有促进作用。
结合实施例8-11并结合表3中的数据可知，活性物质选用钴酸锂与三元镍钴锰材料重量比为5:(10-15)范围内的组合物时，能够进一步提高锂离子电池在循环充放电后以及高温环境中的容量保持率。
结合实施例11-13并结合表3中的数据可知，羟基丙烯酸树脂的结构单体选用苯乙烯与丙烯酸十二酯重量比为3:(4.5-5.5)范围内的组合物时，有利于进一步提高正极材料的耐温性能，有效提高了正极材料在高温环境中的尺寸稳定性，并提高了采用该正极材料制得的锂离子电池在高温环境中的容量保持率。
结合实施例13-18并结合表3中的数据可知，羟基丙烯酸树脂的酸性单体选用马来酸与衣康酸酐重量比为(1-2):3范围内的组合物时，正极材料与铝箔之间的粘结稳定性大大提高，能够使得采用该正极材料制得的锂离子电池在1000次循环充放电后，容量保持率仍保持在88％以上。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种双组分锂离子电池正极材料，其特征在于：包括A组分与B组分，所述A组分包含2-10重量份第一粘结剂、1-4重量份第二粘结剂、0.05-1重量份分散剂、80-90重量份活性物质、1-10重量份导电剂以及20-100重量份第一溶剂；
所述第一粘结剂选用羟基树脂，所述第二粘结剂选用聚氨酯树脂、聚酯树脂、有机硅树脂、有机氟树脂中的任意一种或几种的组合物；
所述B组分为异氰酸酯固化剂；
所述A组分与B组分的重量比为（20-55）:1。
2.根据权利要求1所述的一种双组分锂离子电池正极材料，其特征在于：所述第一粘结剂包括羟基丙烯酸树脂与羟基有机硅树脂，所述羟基丙烯酸树脂与羟基有机硅树脂的重量比为（3.8-4.2）:1。
3.根据权利要求2所述的一种双组分锂离子电池正极材料，其特征在于：所述羟基丙烯酸酯树脂包括以下重量份的原料：
结构单体：30-33份
酸性单体：5-22份
功能单体：23-26份
链转移剂：1-3份
引发剂：0.4-0.6份
催化剂：0.1-0.3份
第二溶剂：100份
所述结构单体选用甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸庚酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-异辛酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十四酯、丙烯酸十八酯、丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、苯乙烯中的任意一种或几种的组合物；
所述酸性单体选用丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、巴豆酸、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸及以上酸性单体酸酐中的任意一种或几种的组合物；
所述功能单体选用丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯中的任意一种或几种的组合物；
所述链转移剂选用正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、正丁硫醇、巯基乙醇、乙二醇，异丙醇中的任意一种或几种的组合物；所述引发剂选用过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的任意一种或两种的组合物；所述催化剂选用戊二酸锌、异辛酸锌中的任意一种或几种的组合物；
所述第二溶剂选用甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、环己酮、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇甲醚、乙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇、二丙二醇甲醚中的任意一种或几种的组合物。
4.根据权利要求3所述的一种双组分锂离子电池正极材料，其特征在于：所述结构单体选用苯乙烯与丙烯酸十二酯，所述苯乙烯与丙烯酸十二酯的重量比为3:（4.5-5.5）。
5.根据权利要求3-4任一项所述的一种双组分锂离子电池正极材料，其特征在于：所述酸性单体选用马来酸与衣康酸酐的组合物，所述马来酸与衣康酸酐的重量比为（1-2）:3。
6.根据权利要求1所述的一种双组分锂离子电池正极材料，其特征在于：所述第二粘结剂包括聚氨酯树脂与有机氟树脂，所述聚氨酯树脂与有机氟树脂的重量比为（2.5-3.5）:1。
7.根据权利要求1所述的一种双组分锂离子电池正极材料，其特征在于：所述分散剂选用VOK-Disper 3031分散剂、YTF003分散剂中的任意一种或两种的组合物。
8.根据权利要求1所述的一种双组分锂离子电池正极材料，其特征在于：所述活性物质包括钴酸锂和三元镍钴锰材料，所述钴酸锂与三元镍钴锰材料的重量比为5:（10-15）。
9.根据权利要求1所述的一种双组分锂离子电池正极材料，其特征在于：所述导电剂选用乙炔黑、超导碳黑、导电石墨、导电碳纤维中的任意一种或几种的组合物。
10.权利要求1-9任意一项所述的一种双组分锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将第一粘结剂、部分第一溶剂、活性物质、部分导电剂混合搅拌，得到第一混合物；
（2）将剩余的导电剂加入步骤（1）得到的第一混合物中，混合搅拌，得到第二混合物；
（3）将第二粘结剂加入步骤（2）得到的第二混合物中，混合搅拌，得到第三混合物；
（4）将剩余的第一溶剂加入步骤（3）得到的第三混合物中，混合均匀，过滤，得到所述A组分；
（5）使用时，按配比将B组分加入步骤（4）得到的A组分中，混合均匀，得到所述锂离子电池正极材料。
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