[发明专利]一种镍钴锰酸锂NCM‑富锂金属氧化物复合正极电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池制造领域，具体设计一种镍钴锰酸锂NCM-富锂金属氧化物复合正极电极的制备方法，可用于制备一次、二次电池，特别适用于长寿命动力型锂离子电池的制备。

背景技术

锂离子电池由于具有比能量高、循环寿命好、放电电压稳定、自放电率低等优点而被广泛应用于消费类电子、后备电源、机动车辆等领域。然而，随着传统化石能量的消耗带来的环境污染，开发绿色、可存储的能源成为了研究重点领域，也正是因为上述原因，使得高比能量的锂离子电池成为了新能源汽车和可再生能源规模化储能的核心关键部件。

目前主流商品化的锂离子电池负极主要采用石墨类材料，正极采用含锂的过渡金属氧化物，其中正极材料主要包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和以锰或镍取代钴酸锂中部分钴而形成的两元或者三元材料。其中，钴酸锂生产工艺简单、倍率性能优异，但是价格较贵、安全性能差；锰酸锂价格便宜，但循环性能差；磷酸铁锂安全性能好，但比能量较低、低温性能差；与其它材料相比，三元材料价格适中，比能量高，但是循环寿命不足，安全性能受限。此外，还有一些新型材料，如富锂锰基材料，但它们离真正的商业化还有较长的距离。综上所述，三元材料便成为了现阶段国家新能源产业重点扶持的核心储能材料，相关材料、电极制备技术的研究对于动力型电池具有积极的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题提供一种镍钴锰酸锂NCM-富锂金属氧化物复合正极极片的制备方法，克服现有镍钴锰酸锂NCM三元正极电极循环寿命不足的缺陷。本发明在不改变现有电池制备工艺、不增加新的设备前提下，采用镍钴锰酸锂NCM和富锂金属氧化物复合正极电极，能有效提高镍钴锰酸锂NCM三元正极电极循环寿命，改善正极的安全性与稳定性，从而显著改进电池的性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术手段为：

一种镍钴锰酸锂NCM-富锂金属氧化物复合正极极片的制备方法，包括以下步骤：

(1)正极浆料的制备：将镍钴锰酸锂NCM和富锂金属氧化物作为正极活性物质，与导电剂、粘结剂一起进行称量；然后将所述导电剂置于溶剂中进行分散，形成混合液，待所述导电剂分散后依次将镍钴锰酸锂、富锂金属氧化物加入所述混合液中，搅拌均匀，再加入溶剂形成浆料，控制浆料的固含量和浆料黏度，得正极浆料；

(2)正极电极的制备：将步骤(1)所述正极浆料涂布在腐蚀铝箔上，在碾压辊上进行碾压，冲切后获得镍钴锰酸锂NCM-富锂金属氧化物复合正极电极。

优选地，所述步骤(1)中，所述镍钴锰酸锂NCM为811、523、 111型中的任意一种；更优选地，所述步骤(1)中，所述镍钴锰酸锂 NCM为811或523型。

优选地，所述步骤(1)中，所述富锂金属氧化物为Li₂MoO₃、Li₆CoO₄、Li₅FeO₄、Li₆MnO₄中的一种或几种；更优选地，所述步骤 (1)中，所述富锂金属氧化物为Li₆CoO₄或Li₅FeO₄。

优选地，所述步骤(1)中，所述导电剂为科琴黑或乙炔黑。

优选地，所述步骤(1)中，所述粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF) 或聚四氟乙烯(PTFE)。

优选地，所述步骤(1)中，所述镍钴锰酸锂NCM、富锂金属氧化物、导电剂、粘结剂的质量比为75.6～91.5:4.5～14.4:2～5:3～5。

优选地，所述步骤(1)中，所述溶剂为水、乙醇、丙酮、环己烷、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃中的一种或几种。

优选地，所述步骤(1)中，所述导电剂置于溶剂中进行分散时的黏度≤800cps。

优选地，所述步骤(1)中，所述浆料的固含量为40～50％，所述浆料黏度为4000～6000cps。

优选地，所述步骤(2)中，所述正极浆料涂布时的温度为80～150 ℃。

上述技术方案中，对所述正极浆料在腐蚀铝箔上进行双面涂覆后再在所述碾压辊上进行碾压。

优选地，所述步骤(2)中，所述碾压辊工作温度为80～150℃。

优选地，所述步骤(2)中，在所述碾压辊上进行碾压时控制电极密度在2.2～4.0g/cm³之间。