[发明专利]一种锂原电池正极及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种锂原电池正极及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将烧结电解二氧化锰和导电剂混合，经球磨处理得到混合料；(2)将步骤(1)得到的混合料与粘结剂混合，经造粒、制片及烘烤得到所述锂原电池正极。本发明通过对正极组分的优化和混料工艺的改进，完全解决了放电过程中的曲线波动问题，为高容量电池设计提供了可行性方案。

技术领域

本发明属于锂原电池技术领域，涉及一种锂原电池正极及其制备方法和应用。

背景技术

随着物联网技术应用的日益广泛，物联网芯片或终端设备对电池的小型化和高容量需求愈加迫切，目前来看，锂一次电池将是物联网芯片与终端的主要电源供应方式。为了满足小型电池的高容量需求，需对电池进行减负去掉非必须零件，以较低的成本提高电池设计容量。

为了减少正极组装工序，降低零件成本，同时增加电池内腔空间提高设计容量，需要取消正极环、钢网等集流体的使用，因此需有效解决放电过程中正极体积膨胀导致的接触不良甚至正极破裂问题。

CN109148822A公开了一种高容量锂原电池正极，其采用高比容量活性材料硫与传统活性材料二氧化锰设计的新型材料配方，使正极的质量比容量、大电流放电能力得到提升，电池在-40—90℃宽温度范围内放电容量显著提高。但是其所述锂原电池正极的容量一致性较差。

CN107910568A公开了一种锂原电池，其将亚硫酸酯类化合物作为锂原电池中液态电解质的组分，由于亚硫酸酯类化合物的还原电位低于氟化碳和二氧化锰，亚硫酸酯类化合物可以在传统的固态放电完成后充当液态正极发生电化学还原反应提供可观的额外容量，有效地降低了电池的非活性组分质量占比，使得锂原电池高比能量的优势得到进一步地体现。但是其使用的锂原电池电极的厚大电流放电效果差，并且在放电过程中体积膨胀严重。

上述方案存在有锂原电池正极的容量一致性较差或厚度较大进而导致正极膨胀导致的电性能下降的问题，因此，开发一种可有效改善放电过程中正极膨胀导致的电性能下降问题的锂原电池正极是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂原电池正极及其制备方法和应用，本发明通过对正极组分的优化和混料工艺的改进，完全解决了放电过程中的曲线波动问题，为高容量电池设计提供了可行性方案。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种锂原电池正极的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将烧结电解二氧化锰和导电剂混合，经球磨得到混合料；

(2)将步骤(1)的混合料与粘结剂混合，经造粒、粉料烘烤、制片和正极烘烤得到所述锂原电池正极。

锂原电池正极饼组成材料主要包括活性物质、导电剂、粘结剂，将其压制成型后，因正极厚度较大，使放电过程中体积膨胀严重进而导致放电效果差，基于此，目前现有技术采用集流体限制其膨胀并增加接触面积以提高导电性，然而集流体的存在会使正极所占内腔较大，影响高容量的设计。为此，本发明通过正极制备工艺的改进以提供一种没有集流体的正极，从根本上有效改善放电过程中因正极膨胀导致的电性能下降的问题。

本发明通过调整正极活性物质、导电剂、粘结剂的添加顺序和球磨时间，提高了粉料混合均匀性以提升电池容量一致性，并在制片时控制压实密度可进一步提高电池容量。

本发明提供了一种不使用集流体的锂原电池正极的制备工艺，减小了正极所占内腔空间，减少了正极组装工序，有效降低电池生产成本。

优选地，步骤(1)所述烧结电解二氧化锰和导电剂的质量比为(86～96):(3～9)，例如：86:3、88:5、90:6、90:4、93:8或96:9等。

若烧结电解二氧化锰的质量占比过高，会导致制得正极极片的导电性能较差，电阻较高，若导电剂的质量占比过高，会导致极片的容量明显降低。