[发明专利]一种改善正极材料凝胶的方法及高镍正极浆料

说明书

本发明实施例涉及一种改善正极材料凝胶的方法及高镍正极浆料。所述改善正极材料凝胶的方法包括：将粘结剂加入到溶剂中，在匀浆设备中公转转速15‑25rpm、分散速度1000‑3000rpm下进行分散；分散均匀后，加入第一导电剂，继续分散；分散均匀后，加入pH调节剂、固态电解质与高镍正极材料继续分散，最后加入第二导电剂，得到高镍正极浆料。

技术领域

本发明涉及电池正极浆料制备技术领域，尤其涉及一种改善正极材料凝胶的方法及高镍正极浆料。

背景技术

锂离子电池是20世纪90年代发展起来的高能量可充电电池。近几年来，针对锂离子电池的重要研究方向之一是如何提高比能量密度，三元材料具备良好的综合性能，同时有比较高的比能量密度，因此成为研究热点之一。但三元材料，特别是高镍材料，在匀浆过程中易出现凝胶化。

高镍材料结构稳定性较差，易与空气中的CO₂、H₂O反应，在材料表面形成LiOH和Li₂CO₃，正极浆料中普遍使用聚偏氟乙烯(PVDF)作为胶粘剂，其提高足够的胶粘强度，具有良好的电化学稳定性，不溶于电解液，但是耐碱性能较差。这是因为，PVDF分子链中含有未被取代的β碳，在氟原子的强吸电子诱导效应下，β碳上的氢带有正电性，因而在碱或亲核试剂的作用下会发生脱除HF的E2消除反应。E2消除反应(Elimination reaction,bimolecular)是指一个分子中的两个官能团(通常是一个碳基上的卤素原子和一个邻近的β-氫原子)被同时去除，生成双键或环状结构的反应。而生成的双键会使PVDF分子链间发生交联反应，形成凝胶。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善正极材料凝胶的方法及高镍正极浆料。通过本发明提出的高镍正极浆料的匀浆方法，引入酸性pH调节剂中和高镍正极材料被氧化产生在表面的碱，再引入离子电导材料改变浆料的反应动力学性能，从而起到抑制凝胶的作用。通过本发明获得的浆料具有流动性好，粘度稳定，不易凝胶的优点。

为此，第一方面，本发明实施例提供了一种改善正极材料凝胶的方法，所述方法包括：

将粘结剂加入到溶剂中，在匀浆设备中公转转速15-25rpm、分散速度1000-3000rpm下进行分散；

分散均匀后，加入第一导电剂，继续分散；

分散均匀后，加入pH调节剂、固态电解质与高镍正极材料继续分散，最后加入第二导电剂，得到高镍正极浆料。

优选的，所述高镍正极材料、粘结剂、第一导电剂、pH调节剂、固态电解质和第二导电剂的质量比为96％～97.6％：1％～1.5％：0.1％～0.3％：0.1％～0.3％：0.5％～1.0％：0.5％～1.0％。

优选的，所述固态电解质包括：磷酸钛铝锂LATP、磷酸锗铝锂LAGP、锂镧锆氧LLZO、锂镧钛氧LLTO中的一种；

所述pH调节剂包括：甲酸、乙酸、丙酸中的至少一种；

所述高镍正极材料包括：NCM523、NCM622、NCM811、镍钴铝酸锂NCA中的至少一种；

所述第一导电剂为导电炭黑SP、KS-6、石墨烯中的至少一种；

所述第二导电剂为碳纳米管。

优选的，所述高镍正极浆料固含为65％～80％。

优选的，所述pH调节剂用于中和高镍正极材料被空气氧化形成的表面碱性物质，避免粘结剂发生交联反应形成凝胶。

优选的，所述固态电解质作为离子电导材料，用于改变所述高镍正极浆料的反应动力学性能，从而抑制凝胶。

第二方面，本发明实施例提供了一种根据上述第一方面所述的方法制备得到的高镍正极浆料。