【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，尤其涉及一种低阻抗极片及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂离子电池因具有能量密度高、循环寿命长、安全稳定性好、无记忆效应、环境友好等优点而得到了广泛的应用。随着对锂离子电池的使用需求逐年增加，对其能量密度要求也越来越高。目前通常通过使用克容量更高的正负极材料、降低粘结剂以及导电剂的含量并提高电极的面密度等方式提高锂离子电池的能量密度。但是目前正负极材料都已接近理论克容量，很难继续提高，而且继续提高很可能会对其他性能产生损害；由于减少了导电剂的用量并且提高了电极的面密度，导致极片的电子电导率变差，极片阻抗变高，使得电芯的内阻过高，影响了电池在大功率需求的应用场景的使用。因此，为了满足使用需要，本领域亟需寻找一种能量密度大，应用场景广的的锂电池。
技术实现思路
1、为了解决上述高密度极片电导率低，阻抗高导致电池功率小技术问题，本专利技术提供了一种低阻抗极片及其制备方法和应用。本专利技术通过配方优化，采用侧链带有锌离子的分散剂，使分散剂拥有良好的导电能力，提高了极片的电导率，进而提升电池功率。
2、本专利技术的具体技术方案为：
3、第一方面，本专利技术提供了一种低阻抗极片，包括以下重量份的组分：
4、
5、所述分散剂由聚乙烯吡咯烷酮主链和连接在主链上的带有锌离子的侧链构成，所述侧链的结构如下：
6、
7、本专利技术采用侧链带有锌离子的分散剂，以聚乙烯吡咯烷酮(pvp)为主体，接枝上述侧链，
8、作为优选，所述正极材料选自磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝酸锂、镍酸锂和镍钴锰酸锂中的至少一种。
9、作为优选，所述负极材料选自石墨、硅碳材料、硅氧材料中的至少一种。
10、作为优选，所述导电剂选自碳纳米管、导电石墨、导电炭黑、石墨烯中的至少一种。
11、第二方面，本专利技术提供了一种低阻抗极片的制备方法，包括以下步骤：
12、1)将正极材料和负极材料分别与导电剂、分散剂在溶剂中混合，得到正极浆料和负极浆料；
13、2)将导电剂与分散剂在溶剂中混合，制成导电层材料；
14、3)以先涂敷一层正极浆料或负极浆料，烘干后再涂敷一层导电层材料的方式在集流体上涂布，至少涂布三层，制得极片。
15、涂布层数可根据实际需求设计。本专利技术通过在正极浆料层与负极浆料层之间或之上增设导电层，有效填补电极材料之间的空隙，形成更加紧密的导电网络，能够显著提高极片的整体电导率。多层涂布方式有助于减少电极材料与集流体之间的电阻，导电层作为“桥梁”，增强了电极之间的连接强度，使得电子在传输过程中遇到的阻力更小，同时该结构为锂离子提供更加顺畅的传输通道，从而降低电芯的离子电阻。由于电导率的提高和内阻的降低，电芯在充放电过程中的能量损失减少，充放电效率得到提升。此外，多层涂布方式还有助于缓解电芯在充放电循环中的体积变化，减少电极材料的脱落和粉化，从而延长电芯的使用寿命。
16、作为优选，步骤1)中，分散剂的制备方法为：将聚乙烯吡咯烷酮和间苯二胺在水中混合，依次进行加过氧化氢氧化、加盐酸催化和加偶氮二异丁腈引发，分离出产物，异丙醇溶解，再加入苯甲酰氯、氯化锌、酰胺反应催化剂和碱化剂，进行反应，提纯，得到分散剂。
17、聚乙烯吡咯烷酮结构中含有羰基，羰基氧化后形成醛基，在引发剂的作用下生成初始自由基，这些自由基会进攻间苯二胺中的氨基，发生自由基聚合反应，进而将间苯二胺单体接枝到聚乙烯吡咯烷酮主链上，苯甲酰氯通过酰胺化反应与间苯二胺中未与聚乙烯吡咯烷酮主链结合的另一氨基结合，酰胺键中的氧原子与锌离子形成配位键，从而络合锌离子。
18、作为优选，所述分散剂的制备方法具体为：
19、s1：将聚乙烯吡咯烷酮加入到水中溶解，再加入间苯二胺，25℃下搅拌混合3～5小时，得到预反应液；
20、s2：在预反应液中加入2～4mol/l过氧化氢氧化和2～4mol/l的盐酸催化，再加入0.8～4mol/l的偶氮二异丁腈引发，待完全滴加后在30～80℃下继续反应10～15h，回流熟化1～2h，得到接枝共聚反应混合液；
21、s3：在接枝共聚反应混合液中加入无水乙醇萃取三次，取下层沉淀，用异丙醇溶解，加入苯甲酰氯和氯化锌，5～6mol/l 4-二甲氨基吡啶催化，4～6mol/l碳酸钾溶液碱化，在60～100℃下继续反应8～12h，加入无水乙醇萃取，取下层沉淀，经索式抽提，干燥，制得分散剂。
22、进一步地，步骤s1中，聚乙烯吡咯烷酮与间苯二胺质量比为1.3～3.3:1。
23、进一步地，步骤s2中，过氧化氢和偶氮二异丁腈以滴加的方式加入预反应液中。
24、进一步地，步骤s2中，过氧化氢与预反应液中的聚乙烯吡咯烷酮摩尔比为1～2：6～15；盐酸、偶氮二异丁腈与预反应液中的间苯二胺摩尔比为0.6～1.2：0.5～1.3:1。
25、进一步地，步骤s3中，苯甲酰氯和氯化锌质量比为1～1.2:1。
26、进一步地，步骤s3中，4-二甲氨基吡啶加入量为15～25ml，碳酸钾溶液加入量为40～60ml。
27、作为优选，步骤1)中，导电剂重量份为6～10份，分散剂重量份为4～6份。
28、作为优选，步骤1)中，制备正极浆料使用的溶剂为n-甲基吡咯烷酮；制备负极浆料使用的溶剂为去离子水。
29、作为优选，步骤1)中，混合条件为：搅拌混合时间为3～6h，搅拌速度为500～1200r/min。
30、作为优选，步骤2)中，使用的溶剂为n-甲基吡咯烷酮。
31、作为优选，步骤2)中，混合条件为：搅拌混合时间为1～3h，搅拌速度为500～1200r/min。
32、作为优选，步骤3)中，每层厚度为5～8μm。
33、作为优选，步骤3)中，涂覆条件为：涂覆温度为70～130℃，涂覆速度为2～4m/min。
34、作为优选，步骤3)中，烘干条件为：烘干温度为150～200℃，烘干时间为5～10min。
35、第三方面，本专利技术提供了所述低阻抗极片在软包电芯领域的应用。
36、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
37、一方面，本专利技术通过配方优化，采用侧链带有锌离子和亚胺键的分散剂，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低阻抗极片，其特征在于，包括以下重量份的组分：
2.根据权利要求1所述的一种低阻抗极片，其特征在于，所述正极材料选自磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝酸锂、镍酸锂和镍钴锰酸锂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种低阻抗极片，其特征在于，所述负极材料选自石墨、硅碳材料、硅氧材料中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种低阻抗极片，其特征在于，所述导电剂选自碳纳米管、导电石墨、导电炭黑、石墨烯中的至少一种。
5.一种如权利要求1至4任一项所述的低阻抗极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的低阻抗极片的制备方法，其特征在于，步骤1)中，分散剂的制备方法为：将聚乙烯吡咯烷酮和间苯二胺在水中混合，依次进行加过氧化氢氧化、加盐酸催化和加偶氮二异丁腈引发，分离出产物，异丙醇溶解，再加入苯甲酰氯、氯化锌、酰胺反应催化剂和碱化剂，进行反应，提纯，得到分散剂。
7.根据权利要求5所述的低阻抗极片的制备方法，其特征在于，步骤1)中，导电剂重量份为12～20份，分散剂重量份为8～12
8.根据权利要求5所述的低阻抗极片的制备方法，其特征在于，步骤1)中，制备正极浆料使用的溶剂为N-甲基吡咯烷酮；制备负极浆料使用的溶剂为去离子水。
9.根据权利要求5所述的低阻抗极片的制备方法，其特征在于，步骤2)中，使用的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
10.一种如权利要求1至4任一项所述的低阻抗极片在软包电芯领域的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种低阻抗极片，其特征在于，包括以下重量份的组分：
2.根据权利要求1所述的一种低阻抗极片，其特征在于，所述正极材料选自磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝酸锂、镍酸锂和镍钴锰酸锂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种低阻抗极片，其特征在于，所述负极材料选自石墨、硅碳材料、硅氧材料中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种低阻抗极片，其特征在于，所述导电剂选自碳纳米管、导电石墨、导电炭黑、石墨烯中的至少一种。
5.一种如权利要求1至4任一项所述的低阻抗极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的低阻抗极片的制备方法，其特征在于，步骤1)中，分散剂的制备方法为：将聚乙烯吡咯...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋明，许海萍，娄炜浩，饶绍建，
申请(专利权)人：万向一二三股份公司，
类型：发明
国别省市：
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