正极添加剂及其制备方法、正极极片、电池和电子设备技术

技术编号：44962038 阅读：6 留言：0更新日期：2025-04-12 01:32

本申请提供一种正极添加剂及其制备方法、正极极片、电池和电子设备。该正极添加剂包括固态电解质‑石墨烯复合材料，固态电解质‑石墨烯复合材料通过包括固态电解质与石墨烯导电剂的原料混合物煅烧得到。固态电解质‑石墨烯复合材料的加入，一方面可以构建离子‑电子传输通路，提高了正极极片的离子和电子电导率，降低电芯的极化；另一方面构建的复合材料可以调节正极极片的孔隙结构，提高电解液的毛细力，从而提高吸液和保液能力，即提高离子的传输速率，从而改善电芯的倍率和循环性能。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及电池领域，尤其涉及一种正极添加剂及其制备方法、正极极片、电池和电子设备。

技术介绍

1、随着电池产业实现高速增长，提高电池的倍率和循环性能一直是研究热点。目前，提高电芯快充能力一般将材料和配方体系的优化聚焦在负极上，但是随着倍率性能要求的尺寸提升，正极的离子和电子电导也逐渐成为制约快充能力的瓶颈。

2、电解液在提升电池倍率性能方面起到关键作用，但是现有的方式中，电解液的浸润效果不足以满足快充(如6c)或者更高能量密度体系的要求。因此，为提高电解液浸润性，一些研究通过改变电解液的配方以及对电芯进行抽真空处理等操作，例如添加表面活性剂、调整溶剂的比例等来提高电极中电解液的浸润性。此外，还有一些研究通过改变正极主材的制备工艺，例如改变颗粒大小等，以改善电解液在主材中的浸润性。然而，这些方法通常会带来其他副作用的产生，例如电解液中添加其他助剂导致的存储不良风险，减少正极颗粒尺寸带来的正极匀浆过程分散不良等问题，从而影响电芯的倍率和循环性能。

3、因此，如何提高电解液在极片中的浸润性，进而提高电池的倍率和循环性能是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本申请提供一种正极添加剂及其制备方法、正极极片、电池和电子设备，用以提高电解液在极片中的浸润性，降低极化效果，进而提高电池的倍率和循环性能。

2、第一方面，本申请提供一种正极添加剂，包括：固态电解质-石墨烯复合材料，所述固态电解质-石墨烯复合材料通过包括固态电解质与石墨烯导电剂的原料混合物煅烧得到。</p>

3、如上所述的正极添加剂，其中，所述原料混合物还包括碳纳米管和/或导电炭黑。

4、如上所述的正极添加剂，其中，所述固态电解质-石墨烯复合材料中固态电解质与石墨烯的质量比为1：1～1：5。

5、如上所述的正极添加剂，其中，所述固态电解质-石墨烯复合材料的d50粒径为0.5μm～3μm。

6、如上所述的正极添加剂，其中，所述固态电解质-石墨烯复合材料中含氧质量为0.1％～2.0％。

7、如上所述的正极添加剂，其中，所述固态电解质为无机固态电解质，所述固态电解质选自磷酸钛铝锂(latp)、磷酸锗铝锂(lagp)、锂镧锆氧(llzo)、锂镧钛氧(llto)中的至少一种。

8、如上所述的正极添加剂，其中，所述固态电解质为有机固态电解质，所述有机固态电解质选自聚乙烯氧化物(peo)、聚丙烯腈(pan)、聚酰胺(pa)、聚氨酯(pu)中的至少一种。

9、如上所述的正极添加剂，其中，所述固态电解质为有机无机复合固态电解质，所述有机无机复合固态电解质选自peo-latp复合材料、pan-llzo复合材料、聚氨酯与llto的复合材料、聚乙烯氧化物与陶瓷材料的复合材料中的至少一种。

10、如上所述的正极添加剂，其中，所述石墨烯导电剂比表面积为258m2/g～893m2/g。

11、如上所述的正极添加剂，其中，所述固态电解质的d50粒径为0.2μm～0.6μm。

12、第二方面，本申请提供一种如第一方面任一项所述的正极添加剂的制备方法，所述方法包括：

13、将石墨烯导电剂与固态电解质进行煅烧，得到固态电解质-石墨烯复合材料作为所述正极添加剂。

14、在一些可能的实现方式中，若所述固态电解质是无机固态电解质，则煅烧的温度为700℃～900℃，时间为8～12h，气氛环境为惰性气体；若所述固态电解质含有有机固态电解质，则煅烧温度为120℃～140℃，时间为8～12h，气氛环境为惰性气体。

15、在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：

16、通过液相剥离法或者氧化还原法制备石墨烯导电剂；

17、所述液相剥离法的步骤包括：通过膨胀石墨原料在水相体系中进行机械剥离，处理时间为2h～4h，进而通过闪蒸干燥1h～2h；

18、所述氧化还原法的步骤包括：以石墨、浓硫酸、高锰酸钾为原料，通过氧化方法将石墨制备成氧化石墨烯，再将氧化石墨烯通过热还原的方式得到石墨烯；其中，热还原温度设置为700℃～1200℃，时间为3h～8h，气氛环境为惰性气体。

19、第三方面，本申请还提供一种正极极片，包括：正极集流体，以及位于所述正极集流体的一侧表面的正极涂层，所述正极涂层包括活性层和导电层；

20、所述活性层包含主材，如第一方面任一项所述的正极添加剂，以及粘结剂。

21、如上所述的正极极片，其中，所述添加剂在所述正极极片中的质量占比为1％～2％。

22、第四方面，本申请还提供一种电池，包括第三方面任一项所述的正极片。

23、第五方面，本申请还提供一种电子设备，包括第四方面所述的电池。

24、本申请的正极添加剂，包括固态电解质-石墨烯复合材料，固态电解质-石墨烯复合材料通过包括固态电解质与石墨烯导电剂的原料混合物煅烧得到。固态电解质-石墨烯复合材料的加入，一方面可以构建离子-电子传输通路，提高了正极极片的离子和电子电导率，降低电芯的极化；另一方面构建的复合材料可以调节正极极片的孔隙结构，提高电解液的毛细力，从而提高吸液和保液能力，即提高离子的传输速率，从而改善电芯的倍率和循环性能。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种正极添加剂，其特征在于，包括：固态电解质-石墨烯复合材料，所述固态电解质-石墨烯复合材料通过包括固态电解质与石墨烯导电剂的原料混合物煅烧得到。

2.根据权利要求1所述的正极添加剂，其特征在于，所述原料混合物还包括碳纳米管和/或导电炭黑。

3.根据权利要求1或2所述的正极添加剂，其特征在于，所述固态电解质-石墨烯复合材料中固态电解质与石墨烯的质量比为1：1～1：5。

4.根据权利要求1或2所述的正极添加剂，其特征在于，所述固态电解质-石墨烯复合材料的D50粒径为0.5μm～3μm。

5.根据权利要求1或2所述的正极添加剂，其特征在于，所述固态电解质-石墨烯复合材料中含氧质量为0.1％～2.0％。

6.根据权利要求1或2所述的正极添加剂，其特征在于，所述固态电解质为无机固态电解质，所述固态电解质选自磷酸钛铝锂(LATP)、磷酸锗铝锂(LAGP)、锂镧锆氧(LLZO)、锂镧钛氧(LLTO)中的至少一种；

7.根据权利要求1或2所述的正极添加剂，其特征在于，所述石墨烯导电剂比表面积为258m2/g～893m2/g。

8.根据权利要求1或2所述的正极添加剂，其特征在于，所述固态电解质的D50粒径为0.2μm～0.6μm。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的正极添加剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，若所述固态电解质是无机固态电解质，则煅烧的温度为700℃～900℃，时间为8～12h，气氛环境为惰性气体。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

12.一种正极极片，其特征在于，包括：正极集流体，以及位于所述正极集流体的一侧表面的正极涂层，所述正极涂层包括活性层和导电层；

13.根据权利要求12所述的正极极片，其特征在于，所述添加剂在所述正极极片中的质量占比为1％～2％。

14.一种电池，其特征在于，包括权利要求12或13所述的正极片。

15.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求14所述的电池。

...

【技术特征摘要】

2.根据权利要求1所述的正极添加剂，其特征在于，所述原料混合物还包括碳纳米管和/或导电炭黑。

3.根据权利要求1或2所述的正极添加剂，其特征在于，所述固态电解质-石墨烯复合材料中固态电解质与石墨烯的质量比为1：1～1：5。

4.根据权利要求1或2所述的正极添加剂，其特征在于，所述固态电解质-石墨烯复合材料的d50粒径为0.5μm～3μm。

5.根据权利要求1或2所述的正极添加剂，其特征在于，所述固态电解质-石墨烯复合材料中含氧质量为0.1％～2.0％。

6.根据权利要求1或2所述的正极添加剂，其特征在于，所述固态电解质为无机固态电解质，所述固态电解质选自磷酸钛铝锂(latp)、磷酸锗铝锂(lagp)、锂镧锆氧(llzo)、锂镧钛氧(llto)中的至少一种；

7.根据权利要求1或2所述的正极添加剂，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：方钢，杜昌朝，杜鹏，魏岩巍，潘福中，
申请(专利权)人：浙江极氪智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人