[发明专利]一种电极活性组合物、电极极片、电极极片制备方法和低温化成方法

说明书

本发明提供了一种电极活性组合物，包括无定形碳、聚乙烯醇和氮甲基吡咯烷酮，且三者之间的重量比为30:5:65。其中电极活性组合物占电极材料重量的0.1～0.5％。还提供了一种电极极片及其制备方法，以及低温化成方法，为将电极极片置于电解液中，‑25～‑15℃下0.005C～0.02C充电30h。本发明通过对无定形碳进行特殊分散处理后，涂覆于电极集流体表面得到电极极片，可以增大电极的极板表面积，充电时极板电荷增多，使电解液中充电时离子移动加速，均匀生成SEI膜，采用小电流低温化成，能提高电池容量、寿命、大倍率放电等性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种电极活性组合物、电极极片、电极极片制备方法和低温化成方法。

背景技术

锂离子电池在化成时，负极表面会先生成一层SEI膜，此膜的作用是使负极活性物质与电解液分开，锂离子可以通过此膜在电解液预负极活性物质间穿梭，但电解液中有机分子不能穿过此膜，避免因有机大分子嵌入负极活性物质而造成活性物质层间脱落，影响电池寿命及容量。

一般认为，高温条件会使SEI膜的稳定性下降和电极循环性能变差，这是因为高温时SEI膜的溶解和溶剂分子的共嵌入加剧，而低温条件下SEI膜趋于稳定。现有的化成中，都是在常温下化成，生成的膜不致密、厚度较厚，影响电池容量及寿命、大倍率放电等性能；有学者在优化低温处理条件时发现，在-20℃时生成SEI膜循环性能最好，这是因为低温时形成的SEI膜致密、稳定，并且阻抗较低。但实际操作过程中，因低温下电解液处于半凝固状态，离子迁移速度慢，电池恒流充电下，电压升高，导致实际生成的SEI膜并不能达到预期的效果。

无定形碳是一种非石墨类材料，主要包括硬碳、软碳等，它们的热处理温度低，石墨化过程不完全；但无定形碳层间距d002比石墨大，同时石墨微晶大小La和Lc都比石墨小，脱嵌锂电位比石墨高，因此有很好的倍率充电性能，低温性能和安全性能，非常适合于动力电池。但硬碳、软碳的首次效率比较低，在与LiCoO₂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、LiFePO₄、LiMn₂O₄等组成电池时，首次充电SEI膜形成消耗正极的锂，造成全电池首次效率低，电池容量低等问题。

一些文献资料表明，在电极配方中加入无定形碳，能提高低温化成效果，但因无定形碳比表面积大，不易分散，导致效果未完全发挥。目前，一般采用加长电极浆料搅拌时间来达到分散的效果，但是实际分散效果较差，涂布滚压后的电极片用放大镜观察，发现有固体颗粒未分散开，导致无法达到应有的效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种电极活性组合物、电极极片、电极极片制备方法和低温化成方法，通过此化成方法能均匀生成SEI膜，提高电池容量、寿命、大倍率放电等性能。

本发明的内容如下：

一种电极活性组合物，包括无定形碳、聚乙烯醇和氮甲基吡咯烷酮，所述无定形碳、聚乙烯醇和氮甲基吡咯烷酮之间的质量比为30:5:65。

优选的，通过球磨混合均匀即得。优选为在常温下球磨。

优选的，球磨在球磨机中进行，更优选为在陶瓷球磨机中进行。

优选的，采用锆球球磨，其中锆球与无定形碳的质量比为1:1。锆球的直径优选为0.2mm。

优选的，球磨时间为5-7h，更优选为6h。

本发明还提供了一种电极极片，包括电极材料层，所述电极材料层包括电极材料和电极活性组合物，其中电极活性组合物占电极材料重量的0.1～0.5％，优选为0.3％。

本发明还提供了一种所述电极极片的制备方法，将电极集流体的双面分别均匀涂覆电极材料层，干燥后压片即得。