一种基于磷酸锰铁锂柔性包浆三元材料的涂布浆料制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于磷酸锰铁锂柔性包浆三元材料的涂布浆料制备方法，包括如下步骤：（1）称取柔性成膜材料，加入N‑甲基吡咯烷酮，溶解配置质量百分比为2%‑10%的粘性乳液，搅拌分散或球磨均可；（2）称取设计体系总固含量为0‑10%的SUPER‑P、导电石墨或导电碳粉的导电剂；（3）称取设计体系固含量的5%‑50%磷酸锰铁锂材料；（4）将称好的磷酸锰铁锂加入到配好的粘性性乳液中，分散搅拌，或超声分散，或球磨匀浆，配置成均匀的粘性易成膜包浆乳液；（5）称取设计体系固含量的50%‑95%的三元材料，加入到配置好的包浆乳液中，搅拌分散均匀，从而制备可用于直接涂布的磷酸铁锰锂柔性包浆三元材料。该工艺的实施有效的解决了三元材料安全问题，提高了循环寿命和能量密度，方法简单易行，便于工业化生产。

A preparation method of coating slurry based on three material of flexible ferromanganese lithium slurry

The invention discloses a preparation method of coating slurry based on three manganese phosphate lithium flexible material, including the following steps: (1) to call flexible film forming material, add N, methyl pyrrolidone, and dissolve the sticky emulsion with mass percentage of 2% to 10%, stirring or dispersing or milling; (2) weighing the total design system. Solid content of 0 SUPER 10% P, conductive graphite or conductive carbon powder conductive agent; (3) the solid content of the design system is called 5% (50%) ferromanganese lithium phosphate material; (4) the prepared ferromanganese lithium is added to the good sticky emulsion, dispersing agitation, or ultrasonic dispersion, or ball milling homogenization, configured to become uniform viscosity easily. Membrane coating emulsion; (5) 50% yuan 95% of three yuan material, which is called solid content of the design system, is added to the well prepared slurry emulsion, and is evenly dispersed, so as to prepare three flexible material of iron phosphate and manganese lithium flexible coating for direct coating. The implementation of the process effectively solves the safety problem of ternary materials, improves the cycle life and energy density, and is simple and feasible for industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种基于磷酸锰铁锂柔性包浆三元材料的涂布浆料制备方法
本专利技术涉及锂离子电池正极材料后期处理
，特别是涉及一种基于磷酸锰铁锂柔性包浆三元材料的涂布浆料制备方法。
技术介绍
随着电动汽车的日益发展，人们对电动车电池能量密度也提出了更高的要求。三元材料具有较高的能量密度，被广泛应用于电动汽车电池的正极材料，业内科研人员对此做了大量的研究工作，至使三元材料能量密度也有了大幅提升。有NCM523到NCM622，再到NCM811，还有NCA811等。随着三元材料中镍元素含量的不断提高，三元材料的比容量也由大幅的上升。然而材料的安全性和循环寿命任然是三元材料绕不开的话题，也是三元电池电动车的一大隐忧。解决三元材料的安全性和循环寿命问题已迫在眉睫。业界也做了大量的研究工作。比如分子水平混合、掺杂、包覆和表面修饰等方法。磷酸锰铁锂具有较高的与三元材料相匹配电压平台和与磷酸铁锂相当的循环寿命和非常好的安全性。同时自身也具有很好的充放电性能，用磷酸锰铁锂来改善三元材料的安全性和循环寿命被寄予厚望。例如专利CN104300123A公开了一种混合正极材料、使用该正极材料的正极片及锂离子电池。该方法是一种纯粹的混料，所选磷酸铁锰锂粒度之大，无法达到包覆目的。众所周知球的直径增大一倍，其体积增大8倍，如此大颗粒材料是不利于电池充放电的。其充放电结果也是不理想的。也有个别专利和文献偷换了概念，讲一次粒径，200纳米，然而包覆所用的都是二次粒径也就是产品最终粒径，一次粒径的浆料没有高温烧结之前，根本就不是磷酸锰铁锂，有称之为磷酸锰铁锂前驱体的。也只有我们所用水热法生产的纳米磷酸锰铁锂才能真正胜任包覆材料的需求。专利CN104201366A是选用磷酸铁锂，采用球磨混合。磷酸铁锂电压平台较低3.2与三元电压平台差别大，另外球磨成品三元材料是会破坏三元晶格完整度的，不利于材料循环。也有其他专利采用机械包覆或球磨包覆，都存在这个缺陷问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于磷酸锰铁锂柔性包浆三元材料的涂布浆料制备方法。该工艺的实施有效的解决了三元材料安全问题，提高了循环寿命和能量密度，方法简单易行，便于工业化生产。为了达到上述设计目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于磷酸锰铁锂柔性包浆三元材料的涂布浆料制备方法，包括如下步骤：（1）称取柔性成膜材料，加入N-甲基吡咯烷酮，溶解配置质量百分比为2%-10%的粘性乳液，搅拌分散或球磨均可，搅拌转速为300-12000转/min，时间在5-240分钟之间；（2）称取设计体系总固含量为0-10%的SUPER-P、导电石墨或导电碳粉的导电剂；（3）称取设计体系固含量的5%-50%磷酸锰铁锂材料；（4）将称好的磷酸锰铁锂加入到配好的粘性性乳液中，分散搅拌，或超声分散，或球磨匀浆，球磨转速300-1400/min，时间为5-240分钟，配置成均匀的粘性易成膜包浆乳液；（5）称取设计体系固含量的50%-95%的三元材料，加入到配置好的包浆乳液中，搅拌分散均匀，时间为30-300分钟，搅拌分散转速400-12000转/min，从而制备可用于直接涂布的磷酸铁锰锂柔性包浆三元材料。所述磷酸锰铁锂材料选用纳米级材料，所述磷酸锰铁锂材料中，铁、锰元素摩尔比值0.25~4，粒径为0.1-2.0um之间，D50在0.5-0.6um之间，D90<1.2um，电导率大于10-2s/m，比表面积为8-30m2/g。所述三元材料包括镍钴锰酸锂（NCM）或镍钴铝酸锂（NCA），所述镍钴锰酸锂（NCM），Ni：Mn:Co比例为5:2:3或6：2：2或8：1：1；所述镍钴铝酸锂（NCA），Ni：Mn:Al比例为5:2:3或6：2：2或8：1：1，其粒径为2-30um之间，比表面积为0.2-3m2/g之间，所述的磷酸锰铁锂与三元材料的质量比为5:95至50:50之间。所述的磷酸锰铁锂与三元材料的质量比为10：90至30：70之间。所述步骤（3）中的磷酸锰铁锂材料比例为设计体系固含量10%-25%；所述磷酸锰铁锂铁锰元素比例：2:8、3：7或4：6、5：5或2.5：7.5。所选柔性成膜材料为聚丙烯酸树脂、醋酸纤维素、乙基纤维素、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯PVDF、聚碳酸酯中的一种或几种。本专利技术有益效果：在三元材料表面均匀的包上一层柔性的可导电的并且同样具有充放电功能的纳米级高安全磷酸锰铁锂材料，形成紧密的弹性柔性包覆层，磷酸锰铁锂和三元材料取得有益的协同作用，优势互补，如图3所示，容量高达182mah/g，这种完美的弹性包覆使得三元材料晶格相对独立，骨架稳定，晶格在锂离子进出充放电过程中，不容易坍塌，提高了循环性能，这种弹性柔性覆膜为材料受外力撞击或剪切提供了弹性应变力，在很大程度上提高了三元材料电池安全性能。该工艺的实施有效的解决了三元材料安全问题，提高了循环寿命和能量密度，方法简单易行，便于工业化生产，解决了现有技术中三元材料与磷酸锰铁锂纯粹物理混料，起不到包覆的作用的尴尬，比采用机械包覆更加节能、均匀且连续，重要的是避免了对三元材料晶格的破坏，其充放电容量高，循环寿命好，如图4所示电池循环100次几乎无衰减，也证明了该工艺是有效的。附图说明图1为本专利技术磷酸锰铁锂材料的粒径分布图；图2为本专利技术三元材料NCM的粒度分布图；图3为本专利技术磷酸锰铁锂柔性包浆三元后的充放电比容量图；图4为使用该工艺做成的电池循环充放电衰减图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细描述。如图1-4所示的：一种基于磷酸锰铁锂柔性包浆三元材料的涂布浆料制备方法，包括如下步骤：（1）称取柔性成膜材料，加入N-甲基吡咯烷酮，溶解配置质量百分比为2%-10%的粘性乳液，搅拌分散或球磨均可，搅拌转速为300-12000转/min，时间在5-240分钟之间；（2）称取设计体系总固含量为0-10%的SUPER-P、导电石墨或导电碳粉的导电剂；（3）称取设计体系固含量的5%-50%磷酸锰铁锂材料；（4）将称好的磷酸锰铁锂加入到配好的粘性性乳液中，分散搅拌，或超声分散，或球磨匀浆，球磨转速300-1400/min，时间为5-240分钟，配置成均匀的粘性易成膜包浆乳液；（5）称取设计体系固含量的50%-95%的三元材料，加入到配置好的包浆乳液中，搅拌分散均匀，时间为30-300分钟，搅拌分散转速400-12000转/min，从而制备可用于直接涂布的磷酸铁锰锂柔性包浆三元材料。所述磷酸锰铁锂材料选用纳米级材料，如图1所示，所述磷酸锰铁锂材料中，铁、锰元素摩尔比值0.25~4，粒径为0.1-2.0um之间，D50在0.5-0.6um之间，D90<1.2um，电导率大于10-2s/m，比表面积为8-30m2/g。所述三元材料包括镍钴锰酸锂（NCM）或镍钴铝酸锂（NCA），如图3所示，所述镍钴锰酸锂（NCM），Ni：Mn:Co比例为5:2:3或6：2：2或8：1：1；所述镍钴铝酸锂（NCA），Ni：Mn:Al比例为5:2:3或6：2：2或8：1：1，其粒径为2-30um之间，比表面积为0.2-3m2/g之间，所述的磷酸锰铁锂与三元材料的质量比为5:95至50:50之间。所述的磷酸锰铁锂与三元材料的质量比为10：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于磷酸锰铁锂柔性包浆三元材料的涂布浆料制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）、称取柔性成膜材料，加入N‑甲基吡咯烷酮，溶解配置质量百分比为2%‑10%的粘性乳液，搅拌分散或球磨均可，搅拌转速为300‑12000转/min，时间在5‑240分钟之间；（2）称取设计体系总固含量为0‑10%的SUPER‑P、导电石墨或导电碳粉的导电剂；（3）称取设计体系固含量的5%‑50%磷酸锰铁锂材料；（4）将称好的磷酸锰铁锂加入到配好的粘性性乳液中，分散搅拌，或超声分散，或球磨匀浆，球磨转速300‑1400/min，时间为5‑240分钟，配置成均匀的粘性易成膜包浆乳液；（5）称取设计体系固含量的50%‑95%的三元材料，加入到配置好的包浆乳液中，搅拌分散均匀，时间为30‑300分钟，搅拌分散转速400‑12000转/min，从而制备可用于直接涂布的磷酸铁锰锂柔性包浆三元材料。

【技术特征摘要】
1.一种基于磷酸锰铁锂柔性包浆三元材料的涂布浆料制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）、称取柔性成膜材料，加入N-甲基吡咯烷酮，溶解配置质量百分比为2%-10%的粘性乳液，搅拌分散或球磨均可，搅拌转速为300-12000转/min，时间在5-240分钟之间；（2）称取设计体系总固含量为0-10%的SUPER-P、导电石墨或导电碳粉的导电剂；（3）称取设计体系固含量的5%-50%磷酸锰铁锂材料；（4）将称好的磷酸锰铁锂加入到配好的粘性性乳液中，分散搅拌，或超声分散，或球磨匀浆，球磨转速300-1400/min，时间为5-240分钟，配置成均匀的粘性易成膜包浆乳液；（5）称取设计体系固含量的50%-95%的三元材料，加入到配置好的包浆乳液中，搅拌分散均匀，时间为30-300分钟，搅拌分散转速400-12000转/min，从而制备可用于直接涂布的磷酸铁锰锂柔性包浆三元材料。2.如权利要求1所述的基于磷酸锰铁锂柔性包浆三元材料的涂布浆料制备方法，其特征在于：所述磷酸锰铁锂材料选用纳米级材料，所述磷酸锰铁锂材料中，铁、锰元素摩尔比值0.25~4，粒径为0.1-2.0um之间，D50在0.5-0.6um之间，D90<1.2um，电导...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙青林，魏宏政，贾庆煜，段玉宾，
申请(专利权)人：南阳逢源锂电池材料研究所，
类型：发明
国别省市：河南,41