[发明专利]锂离子电池正极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极及其制备方法，尤其涉及一种基于碳纳米管的锂离子电池正极及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是一种新型的绿色化学电源，与传统的镍镉电池、镍氢电池相比具有电压高、寿命长、能量密度大的优点。自1990年日本索尼公司推出第一代锂离子电池后，它已经得到迅速发展并广泛用于各种便携式设备。

锂离子电池正极包括正极材料，正极材料主要由正极活性材料构成。锂离子电池正极的结构有两种，一种是直接采用具有自支撑结构的正极材料作为锂离子电池正极，一种是将正极材料涂敷或固定于一集电体上制得。正极活性材料一般选用嵌入化合物，常见的有氧化钴锂、氧化镍锂、氧化锰锂等，其他的正极材料的活性物质还包括铁的氧化物，其他金属氧化物等。但是，由于这些正极活性材料本身的导电性能差，电极的内阻较大，放电深度不够，结果导致正极活性材料的利用率低，电极的残余容量大，因此改善活性物质和集电体之间以及活性材料颗粒之间的导电性对锂离子电池正极的性能至关重要，因此，在实际应用中一般需要加入导电剂来改善活性材料的导电性能。

导电剂的种类及用量对活性物质的电极比容量及倍率放电行为有较大的影响。石墨、乙炔黑和碳纤维具有导电性好、密度小、结构稳定以及化学性质稳定等特性，常被用作锂离子电池正极材料的导电剂。为了充分利用活性物质，这些导电剂在正极材料中的重量百分含量通常达到10％，使锂离子电池正极的重量和体积增加。

发明内容

因此，确有必要提供一种与现有技术相比在同等重量和体积前提下具有较低的内阻、较好的充放电性能或者与现有技术相比在同等内阻和充放电性能的前提下具有重量轻、体积小的锂离子电池正极及其制备方法。

该锂离子电池正极包括：正极活性材料、粘合剂，其中，该锂离子电池正极进一步包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管均匀分散在该锂离子电池中，且该多个碳纳米管的重量百分比大于等于0.001wt％小于1wt％。

一种锂离子电池正极的制备方法，包括以下步骤：提供一膏状混合物，该膏状混合物包括锂离子电池正极活性材料和粘合剂；将该膏状混合物轧成一片状结构；在该片状结构的表面均匀地形成一碳纳米管层状结构，从而形成一正极预制体；卷曲该正极预制体，将卷曲后的正极预制体轧成锂离子电池正极片；以及烘干该锂离子电池正极片。

相较于现有技术，本发明所提供的锂离子电池正极中，碳纳米管均匀分布，碳纳米管在质量百分比大于0.001wt％小于1wt％的情况下，即可使锂离子电池正极具有较低的内阻；同时，由于碳纳米管的重量含量较小，在与现有技术中的锂离子电池重量相同的情况下，可使锂离子电池正极中活性物质的重量比提高，使锂离子电池的充放电性能较好；另外，在锂离子电池中的正极活性物质和导电剂的质量一定的情况下，由于碳纳米管的质量含量较小及可以明显提高锂离子电池正极的导电性，无需添加其它的导电颗粒，因此，该锂离子电池正极的重量和体积较小，使用该锂离子电池正极的锂离子电池的重量和体积亦会减小。

相较于现有技术，本发明所提供的锂离子电池正极的制备方法将碳纳米管层状结构形成于包括正极活性材料的片状结构表面后再滚轧，无需解决碳纳米管在正极活性材料中的分散问题，操作简单。

附图说明

图1为本发明第一实施例所提供的锂离子电池正极的制备方法的流程图。

图2为本发明所提供的锂离子电池正极截面的扫描电镜照片。

图3为本发明所提供的锂离子电池正极与只加入炭黑作为导电剂的锂离子电池正极的充放电性能的对比图。

具体实施方式

以下将结合附图及具体实施例对本发明实施例作进一步的详细说明。

请参阅图1，本发明实施例提供一种锂离子电池正极的制备方法。本发明实施例锂离子电池正极的制备方法主要包括以下几个步骤：

步骤一、提供一膏状混合物，该膏状混合物包括锂离子电池正极活性材料和粘合剂。

所述正极活性材料可为磷酸铁锂(LiFePO₄)、锂镍钴(LiNi_0.8Co_0.2O₂)、锂镍钴锰(LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂)、钴酸锂(LiCoO₂)、镍酸锂(LiNiO₂)及锰酸锂(LiMn₂O₄)中的一种或几种。本实施例中选用磷酸铁锂做为正极活性材料。