正极浆料及其制备方法、正极片和锂离子电池技术

本发明专利技术涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种正极浆料及其制备方法、正极片和锂离子电池。正极浆料，包括正极活性材料、导电剂、粘结剂、溶剂和添加剂；所述添加剂包括烯丙基类链状烯烃、酚类、类胡萝卜素和类胡萝卜素衍生物中的至少一种。本发明专利技术的正极浆料中含有上述添加剂，其均匀分散在正极浆料中，其制备得到正极浆料层中，添加剂均匀地分散在正极材料表面，与正极材料的接触面积大，当正极材料产生单重态氧时，第一时间接触到本发明专利技术的添加剂，可更好地抑制单重态氧的产生或在未接触电解液时将其淬灭。液时将其淬灭。液时将其淬灭。

【技术实现步骤摘要】
正极浆料及其制备方法、正极片和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及电池
，具体而言，涉及一种正极浆料及其制备方法、正极片和锂离子电池。

技术介绍

[0002]随着锂离子电池在新能源汽车领域应用逐步扩大，续航里程成为制约新能源汽车发展的关键因素，提高锂离子电池的能量密度是解决续航焦虑的有效途径，高镍三元层状材料具有比容量高、成本低及安全性相对较好等优点，利用其所制造的高镍三元锂离子电池被认为是最具前景的高比能锂离子电池之一。
[0003]然而电极
‑
电解液界面的不稳定性是制约高镍锂离子电池发展的一大难题，电解液的降解会引发电池性能的快速衰减。对于以镍钴锰三元层状氧化物(NCM)为正极材料的电池体系来说，NCM在高荷电状态下会释放出高活性的单重态氧(1O2)，同时伴随着层状结构向尖晶石和/或岩盐结构的转变。电解液溶剂，尤其是碳酸盐类溶剂与1O2反应产生CO和/或CO2气体，从而导致内部压力升高、极片的膨胀和电池结构的破坏。另外，有机电解液的氧化反应还会产生大量热量，从而引发严重的安全问题。
[0004]目前防止正极材料与电解液的反应方法主要有以下几种：表面包覆、体相掺杂和改善电解液配方等，从而达到保护正极表面、提高正极材料结构稳定性，抑制其与电解液副反应的目的。然而，现有技术中的方法并不能从根本上改善正极
‑
电解液界面的稳定性。因此，开发一种抑制单重态氧(1O2)的产生或在未接触电解液时将其淬灭的方式对提高电池循环及综合性能具有重大的意义。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个目的在于提供一种正极浆料，以解决由于单重态氧引起的电解液氧化分解、电池循环性能差、循环产气严重的技术问题。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提供一种所述的正极浆料的制备方法，该方法简单易行。
[0008]本专利技术的另一个目的在于提供一种所述的正极片。
[0009]本专利技术的另一个目的在于提供一种所述的锂离子电池。
[0010]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0011]正极浆料，包括正极活性材料、导电剂、粘结剂、溶剂和添加剂；所述添加剂包括烯丙基类链状烯烃、酚类、类胡萝卜素和类胡萝卜素衍生物中的至少一种。
[0012]在一种实施方式中，所述添加剂为β
‑
胡萝卜素、叶黄素和维生素E中的至少一种。
[0013]在一种实施方式中，所述添加剂由添加剂A和添加剂B组成；所述添加剂A为β
‑
胡萝卜素和/或叶黄素，所述添加剂B为维生素E。
[0014]在一种实施方式中，添加剂A和添加剂B的质量比为(0.5～1):1。
[0015]在一种实施方式中，所述添加剂的质量占所述正极活性材料的质量的0.02％～4％。
[0016]在一种实施方式中，所述正极活性材料、导电剂和粘结剂的质量比为(95～97)：(1～3)：(1～2)。
[0017]在一种实施方式中，所述正极活性材料包括高镍三元正极材料。
[0018]在一种实施方式中，所述高镍三元正极材料的化学式包括Li[Ni
x
Co
y
Al1‑
x
‑
y
]O2，其中，0.50≤x<1，0≤y<0.5。
[0019]在一种实施方式中，所述高镍三元正极材料为二次颗粒和/或一次颗粒。
[0020]在一种实施方式中，所述二次颗粒的粒径D50不大于10μm。
[0021]在一种实施方式中，所述一次单晶颗的平均粒径为0.5～6μm。
[0022]在一种实施方式中，所述导电剂包括天然石墨、人造石墨、导电炭黑、炭纤维、碳纳米管、石墨烯、导电聚合物和金属粉末中的至少一种。
[0023]在一种实施方式中，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物和聚四氟乙烯中的至少一种。
[0024]在一种实施方式中，所述溶剂包括N
‑
甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷和二甲基甲酰胺中的至少一种。
[0025]在一种实施方式中，所述正极浆料的粘度为4000～9000mPa.S。
[0026]在一种实施方式中，所述正极浆料的细度小于30μm。
[0027]所述的正极浆料的制备方法，包括以下步骤：
[0028]将所述粘结剂、添加剂和溶剂混合均匀，得到第一混合体系；再将所述第一混合体系与导电剂混匀，再加入正极活性材料混匀并进行真空脱泡处理。
[0029]在一种实施方式中，所述混合均匀的时间为4～6h。
[0030]在一种实施方式中，将所述第一混合体系与导电剂混匀的时间为2～3h。
[0031]在一种实施方式中，所述加入正极活性材料混匀的时间为1～3h。
[0032]正极片，包括正极集流体以及在所述正极集流体至少一侧表面设置的正极浆料层；所述正极浆料层由所述的正极浆料制备得到。
[0033]锂离子电池，包括所述的正极片、负极片、隔膜、电解液和电池壳体，所述隔膜位于所述正极片和所述负极片之间。
[0034]在一种实施方式中，所述负极片包括负极集流体以及在所述负极集流体至少一侧表面的负极浆料涂层；所述负极浆料涂层的负极活性材料包括人造石墨、无定型碳包覆硅、类球形天然石墨和无定型碳包覆氧化亚硅中的至少一种。
[0035]在一种实施方式中，所述隔膜包括聚烯烃基材，所述聚烯烃基材的至少一侧表面设置耐热涂层和/或粘结功能涂层。
[0036]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0037](1)本专利技术的正极浆料中含有上述添加剂，其均匀分散在正极浆料中，进一步可均匀的分散在正极材料表面，与正极材料的接触面积大，当正极材料产生单重态氧时，第一时间优先接触到本专利技术的添加剂，可更好地抑制单重态氧的产生或在未接触电解液时将其淬灭。
[0038](2)本专利技术所述的正极浆料的制备方法，操作简单易行。
[0039](3)本专利技术的正极片能有效抑制高镍三元电池产气膨胀并提高电池循环稳定性。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041]图1为实施例1中电池的循环容量保持率图。
具体实施方式
[0042]下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0043]根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.正极浆料，其特征在于，包括正极活性材料、导电剂、粘结剂、溶剂和添加剂；所述添加剂包括烯丙基类链状烯烃、酚类、类胡萝卜素和类胡萝卜素衍生物中的至少一种。2.根据权利要求1所述的正极浆料，其特征在于，所述添加剂为β
‑
胡萝卜素、叶黄素和维生素E中的至少一种。3.根据权利要求2所述的正极浆料，其特征在于，包含以下特征(1)至(2)中的至少一种：(1)所述添加剂由添加剂A和添加剂B组成；所述添加剂A为β
‑
胡萝卜素和/或叶黄素，所述添加剂B为维生素E；(2)添加剂A和添加剂B的质量比为(0.5～1):1。4.根据权利要求1所述的正极浆料，其特征在于，包含以下特征(1)至(2)中的至少一种：(1)所述添加剂的质量占所述正极活性材料的质量的0.02％～4％；(2)所述正极活性材料、导电剂和粘结剂的质量比为(95～97)：(1～3)：(1～2)。5.根据权利要求1所述的正极浆料，其特征在于，包含以下特征(1)至(10)中的至少一种：(1)所述正极活性材料包括高镍三元正极材料；(2)所述高镍三元正极材料的化学式包括Li[Ni
x
Co
y
Al1‑
x
‑
y
]O2，其中，0.50≤x<1，0≤y<0.5；(3)所述高镍三元正极材料为二次颗粒和/或一次颗粒；(4)所述二次颗粒的粒径D50不大于10μm；(5)所述一次颗粒的平均粒径为0.5～6μm；(6)所述导电剂包括天然石墨、人造石墨、导电炭黑、炭纤维、碳纳米管、石墨烯、导电聚合物和金属粉末中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文超，师悦，刘静，杨红新，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技上饶有限公司，
类型：发明
国别省市：