[发明专利]一种锂离子电池高镍正极材料及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种锂离子电池高镍正极浆料混料工艺，该高镍正极浆料组分包括高镍正极、炭黑Super‑p导电剂、CNT导电剂、粘接剂PVDF和NMP。该工艺先用(1)粘接剂与NMP加入行星搅拌机中搅拌，制备固含6.0～12.0％的粘接剂胶液溶液静置备用；(2)炭黑Super‑p导电剂与高镍正极加入双行星搅拌机中快速搅拌均匀，然后加入部分(1)中胶液和CNT导电剂进行预混料；(3)将剩余的胶液加入到行星搅拌机中搅拌均匀，然后公转，即可制备出固含量为68％～75％的正极浆料。本发明通过正极材料预混混料工艺的应用，解决了高镍正极在电池中的使用问题，改善混料均匀性的同时缩短配料时间，大大提高了锂离子电池的比容量和倍率放电性能。

技术领域：

本发明涉及锂离子电池，特别是一种锂离子电池高镍正极材料及其制备工艺。

背景技术：

近几年，锂离子电池发展迅速，动力电池的应用逐步体现出日益高涨的热情。正极材料是提高锂离子电池倍率性能的关键因素，是目前电源系统轻量化的一个重要方向，高镍正极较传统镍钴锰酸锂材料，在克容量方面具有明显优势，目前传统正极的混料方式多为湿混工艺路线，其应用材料普遍粒径较大，粘接剂若为高分子聚偏四氟乙烯，其溶解速度慢，对于高比容量的高镍正极，正常的分散方法，不容易充分混匀，体现不出材料克容量高的优势。

发明内容：

本发明的目的是提供一种功效更优的锂离子电池高镍正极材料及其制备工艺。

本发明的目的是解决聚偏四氟乙烯(PVDF)溶解时间长的问题，寻找一种高效的、能提高浆料均一性的新型高镍正极配料工艺。

为实现上述目的，本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种锂离子电池高镍正极材料，该正极材料的浆料配方为：高镍正极材料67％～72％，Super-P(导电炭黑)0.5％～2％，CNT(碳纳米管)0.5％～1％(碳纳米管导电浆液中碳纳米管含量在5％)，PVDF(聚偏氟乙烯)1％～2％，NMP(N-甲基吡咯烷酮)20％～33％。

一种锂离子电池高镍正极材料的制作方法，其在于控制混料环境温度25±5℃，环境湿度RH≤25％；按照如下搅拌工艺制作该正极材料的浆料：

a)胶液配制：通过负压法吸入速溶型聚偏四氟乙烯(PVDF)或将适量速溶型聚偏四氟乙烯(PVDF)逐步分散加入搅拌桶中正在搅拌的NMP中进行混合，配制成质量分数为6.0～12.0％的胶液，不开循环水，以公转10～25rpm、分散1000～1500rpm的速度进行搅拌，搅拌时间为40～60min；搅拌10min后及时回收搅拌桨周围的物料，搅拌过程中真空保持＜-0.08MPa；

b)预混料：将按上述比的高镍正极和导电炭黑加入另一个搅拌锅中，按公转8～15rpm、分散400～800rpm的速度充分搅拌10min混匀，然后加入工序(a)中制得的胶液的30％～68％和碳纳米管导电浆料(CNT)，以公转15～25rpm，自转200～600rpm的速度搅拌10min，停机刮料后开机继续搅拌50～70min；搅拌后使用氮气破除真空，回收搅拌桨周围的物料；

c)稀释、调粘度：加入剩余的胶液按需要总固含的比例加入NMP以公转18～25rpm，自转900～1800rpm的速度搅拌10min，停机刮料，以公转18～25rpm，自转900～1800rpm的速度抽真空搅拌40～80min，稀释到可以涂布的浆料状态；搅拌过程真空保持＜-0.08MPa；搅拌后及时回收搅拌桨周围的物料；

d)以公转10rpm，反转搅拌浆，降低浆料温度至25～30℃；搅拌后使用氮气破除真空，采用100～150目滤网过滤得到浆料；

进一步的，所述正极活性物质选用的是高镍正极。

所述粘接剂选用的是速溶型聚偏四氟乙烯。

所述导电剂选用的是super-P导电炭黑和CNT碳纳米管。