[发明专利]一种无钴正极材料浆料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种无钴正极材料浆料及其制备方法和应用，所述无钴正极材料浆料包括无钴正极材料、溶剂、含有不饱和键的砜类化合物和助剂。本发明所述无钴正极材料浆料形成的正极极片能较好地隔绝空气与水分，保护核心组分无钴正极材料，进一步形成的锂离子电池具有较高的首次放电容量、容量保持率和首次库伦效率，安全性较高。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种无钴正极材料浆料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、无记忆效应、宽的使用温度、高的电压窗口等的优势广泛用于高能量密度的电池产品。在提高电池能量密度的同时，如何降低电池的生产成本、提高电池的安全性成为各个电池产业迫切解决的难题。

对于正极材料来说，很多存在镍（Ni）锰（Mn）元素，镍锰元素存在混排现象，富含在材料表面，在电压电位的作用下易与电解液中的碳酸酯类溶剂发生氧化还原反应，造成电池产气及活性锂的损失；此外，混排的Ni、Mn元素容易造成电池在高温下性能表现不佳，通俗来说就是高温产气现象加剧，高温下，材料表面残余的三价镍元素在接触到电解液，在电位作用下，持续催化电解液分解，在表面形成一个厚的固液接触膜（SEI），较厚的SEI造成电池电阻增大，电池产热现象加剧，电池自放电现象加剧，严重影响电池的存储性能。

此外，表面的镍锰氧化物的混合物在空气中存放时，易与空气中的水分和氧气反应，暴露出活性锂，形成氧化锂造成材料容量的不可逆损失。正极材料在存放过程中易受到环境因素的影响，在空气中的水分和氧的存在下，易造成材料中的锂和镍元素的剥离，形成氢氧化镍和氧化锂的杂质，引起材料容量的衰退，同时，在浆料经过高温烘烤和辊压阶段，在温度的影响下，正极材料会加速与空气中的氧和水分反应，形成更多的杂质；这些镍元素杂质，极易溶解电解液，随着充放电过程沉积在负极表面，形成镍枝晶，存在安全性风险。

CN109755511A公开了一种锂离子电池正极材料及其制备方法，其公开的锂离子电池正极材料包括正极活性物质和在正极活性物质表面从里到外依次包覆的电子导电高分子和离子导电高分子；其公开的制备方法为：主链含有三苯胺结构的聚氮苯砜聚合物（电子导电高分子）的制备；含氧吨酮改性高分子（离子导电高分子）的制备；电子导电高分子包覆；离子导电高分子包覆；喷雾干燥，得到在正极活性物质表面从里到外依次包覆有主链含有三苯胺结构的聚氮苯砜聚合物和含氧吨酮改性高分子的锂离子电池正极材料；其公开的锂离子电池正极材料能够显著提高电池的能量密度和功率密度，且能够改善电池的循环性能、倍率性能、容量保持率和安全性能。但是其公开的正极材料的制备方法十分复杂，成本较高。

CN112038642A公开了一种锂离子电池正极浆料及其制备方法和应用，其公开的浆料包括：正极活性材料、导电剂、粘结剂、偏磷酸盐和有机溶剂；基于所述正极活性材料、导电剂、粘结剂和偏磷酸盐的总质量，所述偏磷酸盐的含量为0.5%-1.9%。将偏磷酸盐添加到正极浆料当中，偏磷酸盐在分散时直接包裹在正极活性物质表面，不仅可以增强其电子电导率，提高电池的首次库伦效率和克容量，还可以减少正极活性物质和电解液的接触面积，减少副反应的发生，此外，偏磷酸盐呈弱酸性，在一定的电压下，可以中和正极活性物质表面的残碱。

综上所述，开发一种能形成极片时杂质生成量少且性能稳定的正极极片的正极浆料至关重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种无钴正极材料浆料及其制备方法和应用，本发明所述无钴正极材料浆料形成的正极极片能较好地隔绝空气与水分，保护核心组分无钴正极材料，减少副反应的发生，降低工作过程中杂质的产生，性能稳定，进一步形成的锂离子电池具有较高的首次放电容量、容量保持率和首次库伦效率，安全性较高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种无钴正极材料浆料，所述无钴正极材料浆料包括无钴正极材料、溶剂、含有不饱和键的砜类化合物和助剂。