本公开提供了一种用于锂离子电池正极的补锂导电浆料的制备方法，包括以下步骤：S100、将正极补锂材料、导电剂、分散剂和溶剂混合均匀，制成混合料；S200、将混合料球磨，至所述正极补锂材料的平均粒径达到50-5000nm并形成均匀的补锂导电浆料。还进一步公开了一种补锂导电浆料、锂离子电池及电子设备。锂离子电池及电子设备。
【技术实现步骤摘要】
补锂导电浆料的制备方法、补锂导电浆料、锂离子电池及电子设备
[0001]本专利技术涉及一种补锂导电浆料的制备方法、补锂导电浆料、锂离子电池及电子设备。
技术介绍
[0002]近20年来，锂离子电池作为新能源产业呈现高速发展的状态。商品化锂离子电池的负极材料主要是各类石墨材料，其理论比容量为372mAh/g。目前商品化石墨负极材料已接近其理论比容量，提升空间十分有限。随着市场对高比能量锂离子电池的要求越来越高，硅基负极体系的开发及应用变得越来越重要。然而硅基材料尤其是SiOx材料往往存在首次库伦效率较低的问题，从而导致正极材料的浪费和电池容量的降低。为进一步提高锂离子电池的能量密度，对正极或负极进行补锂不失为一种有效的方法。
[0003]相比负极补锂，正极补锂工艺简单、对设备及环境要求相对较低、使用过程更安全、成本也相对低廉。现有技术中已经采用一些锂复合氧化物正极补锂材料，如Li5FeO4、Li6CoO4等。这些正极补锂材料加入到锂离子电池正极后能起到一定的补锂作用。然而这类正极补锂材料分解后会残留金属氧化物，会对电池性能造成影响并带来安全隐患。同时，通常这类正极补锂材料的电子电导率较低，因此充电时极化较大，难以完全释放其补锂容量。采用Li2O作为正极补锂添加剂，补锂容量高达1794mAh/g，远远高于Li5FeO4、Li6CoO4等。Li2O分解后产生的氧气可在化成后排除，分解后无残留，不会影响电池性能。然而，Li2O导电性极差，导致其分解过电位非常大，不易分解。即使Li2O在非常高的电压下分解，由于电压升高后正极释放锂量大幅增大，容易产生析锂风险。这些因素限制了Li2O作为正极补锂材料的实际应用。现有技术中已有通过将Li2O与导电性优良的材料进行掺杂或复合，从而提高Li2O的导电性并降低分解过电位的报道。但是这些方法仍然存在分解后杂质残留、制备困难等问题。此外，降低Li2O的颗粒尺寸也能有效降低其分解电位，然而直接对Li2O研磨存在二次团聚、易发生副反应等问题。
技术实现思路
[0004]为了解决上述技术问题，本公开实施例提供了一种用于锂离子电池正极的补锂导电浆料的制备方法。
[0005]根据上述补锂导电浆料的制备方法，通过将正极补锂材料与导电剂、分散剂共同球磨并稳定分散，减小了正极补锂材料的颗粒尺寸，增加了正极补锂材料与导电剂的接触，提高了导电性，从而有效降低了正极补锂材料在充电分解时的过电位。同时，由于分散剂和溶剂的存在，球磨后的正极补锂材料不易团聚形成二次大颗粒。此外，溶剂能隔绝正极补锂材料与空气的接触，阻止补锂材料与水分、二氧化碳的副反应，从而有效提升储存性。本申请的正极补锂导电浆料尤其适用于含高比容量、低首次库伦效率的负极材料的锂离子电池体系，高比容量、低首次库伦效率负极材料比如硅碳、硅氧、硬碳或软碳材料等。
[0006]本专利技术的一种实施例提供一种用于锂离子电池正极的补锂导电浆料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S100、将正极补锂材料、导电剂、分散剂和溶剂混合均匀，制成混合料；
[0008]S200、将混合料球磨，至所述正极补锂材料的平均粒径达到50-5000nm并形成均匀的补锂导电浆料。
[0009]步骤S100中所述的正极补锂材料，可以选自Li2O、Li3N、Li5FeO4、Li6CoO4、Li6MnO4和Li5VO4中的至少一种。其中，Li2O的导电性最差，采用本专利技术的制备方法制成补锂导电浆料后，Li2O的补锂效果提升更加显著。可选地，所述正极补锂材料在补锂导电浆料中的质量百分含量为0.5-50％。在另一种可能的实施方式中，所述正极补锂材料在补锂导电浆料中的质量百分含量为2-20％，或者所述正极补锂材料在补锂导电浆料中的质量百分含量为5-30％。
[0010]步骤S100中所述的导电剂，可以选自导电炭黑、导电碳纳米管、导电碳纳米纤维和导电碳球中的至少一种。优选具有高长径比的导电碳纳米管。可选地，所述导电剂在补锂导电浆料中的质量百分含量为0.01-20％。在另一种可能的实施方式中，所述导电剂在浆料中的质量百分含量为0.05-5％。
[0011]步骤S100中的分散剂，可以选自聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯酸锂和聚全氟磺酰亚胺中的至少一种。如果正极匀浆浆料中含有PVDF，补锂导电浆料中优选分散剂为PVDF。通常，分散剂在补锂导电浆料中的质量百分含量为0.2-10％。在另一种可能的实施方式中，所述分散剂在浆料中的质量百分含量为0.5-5％。
[0012]步骤S100中采用的溶剂，可以选自氮甲基吡咯烷酮(NMP)、乙醇、苯醚、甲苯、二甲苯、己烷、环己烷、庚烷、辛烷、癸烷、碳酸乙烯脂、二甲醚、二乙醚、四氢呋喃、四氢吡喃、二甲亚砜和二甲基甲酰胺中的至少一种。如果正极匀浆浆料含有NMP，补锂导电浆料中优选溶剂为NMP。
[0013]由于市场上已有较成熟的商品化的导电剂浆料，包含导电剂、分散剂和溶剂，因此上述步骤S100也可以直接将正极补锂材料与商品化导电剂浆料均匀混合，制成混合料。
[0014]步骤S200中所述的合适粒径，是指球磨后正极补锂材料的平均粒径。在一种可能的实施方式中，球磨后正极补锂材料的平均粒径为50-5000nm。在另一种可能的实施方式中，球磨后正极补锂材料的平均粒径为50-1000nm，或者球磨后正极补锂材料的平均粒径为100-2000nm。
[0015]步骤S200中球磨的主要目的是减小正极补锂材料的颗粒尺寸、增加正极补锂材料和导电剂的接触，同时形成稳定的浆料。可以理解，球磨的转速和时间，本领域技术人员可以根据浆料的性质和量进行选择。比如，球磨转速可以选自200rpm-3000rpm，球磨时间可以选自1h-30h。
[0016]本公开实施例另一方面提供了一种采用上述制备方法获得的补锂导电浆料。
[0017]本公开实施例另一方面提供了一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，其中在正极制备过程中，正极浆料中添加有如上所述的补锂导电浆料。
[0018]采用上述补锂导电浆料制备电池。电池制备过程中，补锂导电浆料可在正极匀浆过程中加入。加入时可先于正极材料加入，可与正极材料同时加入，也可在正极材料之后加
入。加入时可一次性加入，也可分次加入。补锂导电浆料的加入顺序、方法可根据具体生产工艺做调整，在此不做具体要求。正极匀浆过程可采用通常操作工艺，不做特别限定。
[0019]本申请的补锂导电浆料适用的正极材料可以选自LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4、镍钴锰三元正极材料(NCM)、镍钴铝三元正极材料(NCA)、镍钴锰铝(NCMA)四元正极材料和富锂正极(包含富锂锰基正极等)中的至少一种。
[0020]电池制备过程中，补锂导电浆料添加量根据正极补锂材料与正极材料的质量比确定。通常，正极补锂材料与正极材料的质量比为0.1-10：100。在另一种可能的实施方式中，正极补锂材料与正极材料的质量比为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子电池正极的补锂导电浆料的制备方法，包括以下步骤：S100、将正极补锂材料、导电剂、分散剂和溶剂混合均匀，制成混合料；S200、将混合料球磨，至所述正极补锂材料的平均粒径达到50-5000nm并形成均匀的补锂导电浆料。2.根据权利要求1所述的补锂导电浆料的制备方法，其特征在于，所述正极补锂材料选自Li2O、Li3N、Li5FeO4、Li6CoO4、Li6MnO4和Li5VO4中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的补锂导电浆料的制备方法，其特征在于，所述正极补锂材料在补锂导电浆料中的质量百分含量为0.5-50％。4.根据权利要求3所述的补锂导电浆料的制备方法，其特征在于，所述正极补锂材料在补锂导电浆料中的质量百分含量为2-20％。5.根据权利要求1所述的补锂导电浆料的制备方法，其特征在于，所述导电剂选自导电炭黑、导电碳纳米管、导电碳纳米纤维和导电碳球中的至少一种。6.根据权利要求1或5所述的补锂导电浆料的制备方法，其特征在于，所述导电剂在补锂导电浆料中的质量百分含量为0.01-20％。7.根据权利要求6所述的补锂导电浆料的制备方法，其特征在于，所述导电剂在补锂导电浆料中的质量百分含量为0.05-5％。8.根据权利要求1所述的补锂导电浆料的制备方法，其特征在于，所述分散剂选自聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯酸锂和聚全氟...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭挺，史哲忠，解晖，孟嘉锋，王晓亚，
申请(专利权)人：微宏动力系统湖州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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