[发明专利]一种锂电池正极浆料及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201210013569.2 申请日: 2012-01-17
公开(公告)号: CN103208631A 公开(公告)日: 2013-07-17
发明(设计)人: 李凡群;朱修锋;陈军 申请(专利权)人: 万向电动汽车有限公司;万向集团公司
主分类号: H01M4/62 分类号: H01M4/62;H01M4/13;H01M4/139
代理公司: 杭州杭诚专利事务所有限公司 33109 代理人: 尉伟敏
地址: 311215 浙江省杭州*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 锂电池 正极 浆料 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及锂电池生产技术领域,尤其是涉及一种锂电池正极浆料及其制备方法。

背景技术

随着锂电池的广泛应用和快速发展,人们对锂离子电池的性能要求也越来越高,不仅要求锂电池具有较高的容量,而且要求在反复的充放电过程中具有较好的容量保持率,表现出良好的循环性能,具有较长的使用寿命。

为了提高电池容量,通常有以下两种方法,一是提高电极活性物质的比容量,二是提高电极活性物质在正极材料中的比例,同时降低其他物质如粘结剂、导电剂等的含量。由于正极活性物质的比容量是电极活性物质本身的特性,只有通过对电极活性物质进行改进才能实现正极活性物质比容量的提高,因此改变正极活性物质的比容量比较困难,因而目前常用的方法是是通过降低导电剂等物质在正极材料中的含量,以提高正极活性物质的含量,从而提高电池的容量。

正极是锂电池最重要的组成部分,决定了电池的核心电化学性能,因此合理的正极浆料配方及其制备方法是锂电池性能能否发挥的首要条件。现在锂电池的制造过程中通常在正极浆料中加入含量较高的炭黑、导电石墨等导电剂来提高正极活性物质之间及正极活性物质与集流体之间的导电特性,但是导电石墨和炭黑类导电性能较低,且加入较多的炭黑、导电石墨等导电剂会相应减少正极活性物质的含量,从而减小电池的容量。

碳纳米管具有耐高温、热膨胀系数小、抵抗热变性能强等特点,且导电性能与充放电容量远高于炭黑和导电石墨,若在正极浆料中加入碳纳米管,在减少传统导电剂及粘结剂用量的同时还可改善电池正极的导电性,有效降低电池内阻,提高容量发挥与电池能量密度,另外还能著提高电池高功率充放电性能,降低高倍率放电时电池温升,延长锂电池的使用寿命。

但是,目前正极浆料的制备通常是将正极活性物质、粘结剂、导电剂或其他各种添加剂直接与溶剂混合后搅拌均匀。

例如,中国专利公开号:CN1505185A,公开日2004年6月16日,公开了一种锂离子二次电池的电极用粘合浆料的制造方法,对于正极用的粘合浆料,成分中包括水溶性聚合物、电活性物质、导电炭黑及作为溶剂的水;所说的水溶性聚合物是一种有机硅胶交联添加剂+改性聚氧化乙烯,电活性物质是一种含锂过渡金属氧化物;对于负极用的粘合浆料,成分中包括水溶性聚合物、石墨及作为溶剂的水;在制作过程中按照各组分规定配比,采用分步混合、控时搅拌及筛选等步骤精制而成。其不足是,该浆料使用导电碳黑作为导电剂,导电性较差,需要较高含量的导电碳黑,影响电池的电容量,且该方法将电极活性物质、导电炭黑直接加入粘结剂溶液中搅拌混合,由于溶液黏度大,比表面较大且表面能较高的物质,如导电剂等,在搅拌混合过程中不能均匀稳定地分散在电极浆料中,使得使用该电极浆料制备的电池具有容量发挥差、容量衰减速度快及循环性能差的缺点。

由于碳纳米管具有较小的碳管直径和较大的管径比,还具有较高的比表面积和表面能,若在正极浆料中加入纳米碳管后,采用这种直接混合搅拌的方法,会使纳米碳管在浆料中发生团聚,不能均匀稳定地分散在电极浆料中,达不到所需要的效果。

发明内容

本发明是为了克服现有技术在制备正极浆料的搅拌混合过程中,导电剂等固体物质不能均匀稳定地分散在电极浆料中,使得用该正极浆料制备的电池容量发挥差、容量衰减速度快及循环性能差的不足,提供了一种含有导电增强剂及分散剂的正极浆料及其制备方法,使得在常规的搅拌设备中便能使导电剂等固体物质均匀稳定分散,而且通过本发明制得的锂电池容量保持率高、循环性能好、使用寿命长。

为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

本发明的一种锂电池正极浆料,所述的锂电池正极浆料为正极材料与有机溶剂的混合物,所述的正极材料由正极活性物质、粘结剂、导电剂、导电增强剂及分散剂组成,正极材料中各组分的质量百分含量为:正极活性物质60~97%,粘结剂1~30%,导电剂0~10%,导电增强剂1~5%,分散剂0.1~3%。本发明在正极浆料中增加导电增强剂与分散剂,导电增强剂用以增加电池正极的导电性,提高正极的导电能力,从而可以减少传统导电剂的用量;分散剂使浆料中的比表面较大的物质在搅拌混合过程中能均匀稳定地分散在电极浆料中,使正极浆料可在普通的搅拌设备中直接搅拌混合而不会产生团聚现象,制备方便,可实现规模化生产。

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