專利名稱：一種鋰離子電池正極片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池正極片及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池是ー種二次電池，它主要依靠鋰離子在正極片和負極片之間來回移動來工作。在充放電過程中，Li+在兩個電極片之間往返穿梭，并在電極片材料中嵌入和脫嵌:充電吋，Li+從正極片脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極片，負極片處于富鋰狀態(tài)；放電時則相反。目前的鋰離子電池正極片的制備エ藝中，一般都需要加入一定含量的有機物，例如加入聚偏氟こ烯(PVDF)作為粘接劑，以連接正極活性材料顆粒與導(dǎo)電劑，以及正極膜片和正極集流體。這些有機粘接劑的電子電導(dǎo)與離子電導(dǎo)都較低，它們的加入一方面使得正極片的導(dǎo)電性能下降，從而使得包含該正極片的鋰離子電池的循環(huán)性能和倍率性能受到影響；另一方面由于鋰離子電池電解液也是有機體系，對正極片中的有機粘接劑有一定的溶解和溶脹作用，也會影響到極片的機械穩(wěn)定性和電池的循環(huán)性能。有鑒于此，確有必要提供一種鋰離子電池正極片及其制備方法，該正極片采用具有良好的電子電導(dǎo)與離子電導(dǎo)性能的無機粘接劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有機粘接劑，不僅可以提高正極片的導(dǎo)電能力，還可以減少正極片的副反應(yīng)，從而提高正極片的機械穩(wěn)定性，最終使得采用該正極片的電池的內(nèi)阻減小，倍率性能和循環(huán)性能都得到提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在干:針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種鋰離子電池正極片，該正極片采用具有良好的電子電導(dǎo)與離子電導(dǎo)性能的無機粘接劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有機粘接劑，不僅可以提高正極片的導(dǎo)電能力，還可以減少正極片的副反應(yīng)，從而提高正極片的機械穩(wěn)定性，最終使得采用該正極片的電池的內(nèi)阻減小，倍率性能和循環(huán)性能都得到提高。為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種鋰離子電池正極片，包括正極集流體和涂覆在所述正極集流體表面的正極膜片，所述正極膜片包括正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘接劑，所述粘接劑為納米無機半導(dǎo)體顆粒，并且所述粘接劑占所述正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.1-10%。由于納米無機半導(dǎo)體顆粒具有良好的導(dǎo)電性，因此能夠提高鋰離子電池的循環(huán)性能，而且納米顆粒的比表面積較小，因此粘接カ較強，可以提高正極片的機械穩(wěn)定性。當(dāng)粘接劑占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比小于0.1%吋，則由于粘接劑太少，會使得正極活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑以及正極集流體之間的粘接カ不夠，從而導(dǎo)致正極片掉分或脫落等問題。當(dāng)粘接劑占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比大10%吋，則由于納米顆粒本身的粘接カ較強，再加上如此大量的加入，會使得正極膜片的浸潤性不好，導(dǎo)致電池的容量性能和循環(huán)性能受到不良的影響。作為本發(fā)明鋰離子電池正極片的一種改進，所述粘接劑占所述正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1_5%。
作為本發(fā)明鋰離子電池正極片的一種改進，所述粘接劑占所述正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為2%。作為本發(fā)明鋰離子電池正極片的一種改進，所述納米無機半導(dǎo)體顆粒為納米Al2O3顆粒、納米ZnO顆粒、納米TiO2顆粒、納米SnO2顆粒、納米MgO顆粒、納米SiO2顆粒、納米CaO顆粒、納米Cr2O3顆粒、納米MnO2顆粒和納米Fe2O3顆粒中的至少一種。這些納米顆粒性質(zhì)穩(wěn)定，而且大多為寬禁帶半導(dǎo)體材料，其電子導(dǎo)電能力較一般的有機粘接劑要強，因此能夠提高正極活性物質(zhì)顆粒和正極活性物質(zhì)顆粒之間的電子輸送能力，從而降低電池的內(nèi)阻，提高電池的功率和倍率性能。作為本發(fā)明鋰離子電池正極片的一種改進，所述正極活性物質(zhì)包括磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰和鎳鈷錳酸鋰中的至少ー種，并且所述正極活性物質(zhì)占所述正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為80-99.8%。作為本發(fā)明鋰離子電池正極片的一種改進，所述導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑、超導(dǎo)碳黒、碳納米管或碳纖維中的至少ー種，所述導(dǎo)電劑占所述正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.1-10%。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用具有良好的電子電導(dǎo)與離子電導(dǎo)性能的納米無機半導(dǎo)體顆粒代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有機粘接劑，納米無機半導(dǎo)體顆粒中的氧更容易與正極活性物質(zhì)通過氧原子連接起來，因此能夠大大提高正極活性物質(zhì)顆粒與顆粒之間，以及正極活性物質(zhì)顆粒與集流體之間的電子輸運能力，從而降低電池的內(nèi)阻，提高電池的功率與倍率性能。而且，納米級的無機半導(dǎo)體顆粒的比表面積較大，因此具有更加優(yōu)異的粘接性能。此外，納米無機半導(dǎo)體顆粒不易與電解液發(fā)生反應(yīng)，因此可以減少正極片的副反應(yīng)，從而提高正極片的機械穩(wěn)定性，最終使得采用該正極片的電池的循環(huán)性能得到提高。本發(fā)明的另ー個目的在于提供一種鋰離子電池正極片的制備方法，包括以下步驟:
第一歩，將納米無機半導(dǎo)體顆粒的前驅(qū)體溶解于水中，形成前驅(qū)體溶液，使納米無機半導(dǎo)體顆粒的質(zhì)量分數(shù)為0.1-10%，優(yōu)選0.5-2%。第二步，將正極活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑加入到前驅(qū)體溶液中，使正極活性物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為10-80%，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分數(shù)為0.1-10%，優(yōu)選40-60%。第三步，機械攪拌5min-72h (優(yōu)選30min_10h)，溫度保持在20-70 V (優(yōu)選25-400C )，調(diào)節(jié)pH值為4-11 (優(yōu)選為5-7.7)，使得前驅(qū)體水解，形成膠狀，攪拌均勻以得到正極漿料。第四歩，將正極漿料轉(zhuǎn)移到正極集流體的表面，在50-200°C下真空干燥l-10h，使得前驅(qū)體最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米無機半導(dǎo)體顆粒，烘干，得到涂覆在所述正極集流體表面的正極膜片，冷壓，分條后制得正極片。作為本發(fā)明鋰離子電池正極片的制備方法的一種改進，所述前驅(qū)體為A1C13、ZnCl2, TiCl4, SnCl4, MgCl2, SiCl4, CaCl2, CrCl3> MnCl2 和 FeCl3 中的至少ー種。作為本發(fā)明鋰離子電池正極片的制備方法的一種改進，第四步所述正極漿料通過絲網(wǎng)印刷、轉(zhuǎn)移涂布或擠壓涂布轉(zhuǎn)移到所述正極集流體的表面。作為本發(fā)明鋰離子電池正極片的制備方法的一種改進，第四步所述真空干燥的真空度為 0.0lMPa-0.5MPa。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點在干:本發(fā)明中采用溶膠-凝膠的方法，使加入的納米無機半導(dǎo)體顆粒的前驅(qū)體通過水解和縮合等一系列反應(yīng)，逐漸轉(zhuǎn)化為納米無機半導(dǎo)體顆粒，并將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和正極集流體粘結(jié)在一起，形成正極片。在正極漿料的制備過程中，通過控制溫度、PH值和攪拌時間，使得無機粘接劑與正極活性材料粉末充分分散接觸，并獲得穩(wěn)定的正極漿料。此正極漿料轉(zhuǎn)移到正極集流體上，經(jīng)過干燥和冷壓處理即可得到均勻平整的正極片。由于本發(fā)明中使用的納米無機半導(dǎo)體顆粒的前驅(qū)體及其水解縮合產(chǎn)物均為全無機材料，不含有機成分，因此不會與電解液中的有機溶劑發(fā)生副反應(yīng)，也不存在溶解和溶脹的問題，從而使得正極膜片的機械穩(wěn)定性和電池的長期循環(huán)性能得到很大的提聞。此外，本發(fā)明采用廉價的無機鹽類替代氟代有機聚合物(如PVDF)，用水溶劑體系替代有機N-甲基吡咯烷酮(NMP)體系，也可以降低鋰離子電池的制造成本。而且，本發(fā)明方法簡單，成本低廉，適宜于大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。本發(fā)明也可用于超級電容器和燃料電池領(lǐng)域。
具體實施例方式本發(fā)明提供了 一種鋰離子電池正極片。實施例1:本實施例提供的鋰離子電池正極片，包括正極集流體和涂覆在正極集流體表面的正極膜片，正極膜片包括正極活性物質(zhì)磷酸鐵鋰、導(dǎo)電劑導(dǎo)電炭黑和粘接劑，粘接劑為納米Al2O3顆粒，并且納米Al2O3顆粒占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為2%，并且正極活性物質(zhì)磷酸鐵鋰占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為96%，導(dǎo)電劑導(dǎo)電炭黑占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為2%。實施例2:本實施例提供的鋰離子電池正極片，包括正極集流體和涂覆在正極集流體表面的正極膜片，正極膜片包括正極活性物質(zhì)鈷酸鋰、導(dǎo)電劑超導(dǎo)碳黑和粘接劑，粘接齊U為納米ZnO顆粒，并且納米ZnO顆粒占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為5%，并且正極活性物質(zhì)鈷酸鋰占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為90%，導(dǎo)電劑超導(dǎo)碳黑占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為5%。實施例3:本實施例提供的鋰離子電池正極片，包括正極集流體和涂覆在正極集流體表面的正極膜片，正極膜片包括正極活性物質(zhì)錳酸鋰、導(dǎo)電劑碳納米管和粘接劑，粘接劑為納米TiO2顆粒，并且納米TiO2顆粒占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1%，并且正極活性物質(zhì)錳酸鋰占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為98%，導(dǎo)電劑碳納米管占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1%。實施例4:本實施例提供的鋰離子電池正極片，包括正極集流體和涂覆在正極集流體表面的正極膜片，正極膜片包括正極活性物質(zhì)鎳鈷錳酸鋰、導(dǎo)電劑碳纖維和粘接劑，粘接劑為納米SnO2顆粒和納米MgO顆粒的混合物,并且納米SnO2顆粒和納米MgO顆粒占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比均為3.5%，并且正極活性物質(zhì)鎳鈷錳酸鋰占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為92.5%，導(dǎo)電劑碳纖維占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.5%。實施例5:本實施例提供的鋰離子電池正極片，包括正極集流體和涂覆在正極集流體表面的正極膜片，正極膜片包括正極活性物質(zhì)鎳鈷錳酸鋰、導(dǎo)電劑碳纖維和粘接劑，粘接劑為納米SiO2顆粒和納米CaO顆粒的混合物,并且納米SiO2顆粒和納米CaO顆粒占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比均為0.25%，并且正極活性物質(zhì)鎳鈷錳酸鋰占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為93.5%，導(dǎo)電劑碳纖維占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為6%。實施例6:本實施例提供的鋰離子電池正極片，包括正極集流體和涂覆在正極集流體表面的正極膜片，正極膜片包括正極活性物質(zhì)鈷酸鋰、導(dǎo)電劑導(dǎo)電炭黑和粘接劑，粘接劑為納米Cr2O3顆粒和納米MnO2顆粒的混合物,并且納米Cr2O3顆粒和納米MnO2顆粒占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比均為5%，并且正極活性物質(zhì)鈷酸鋰占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為87%，導(dǎo)電劑導(dǎo)電炭黑占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為3%。實施例7:本實施例提供的鋰離子電池正極片，包括正極集流體和涂覆在正極集流體表面的正極膜片，正極膜片包括正極活性物質(zhì)錳酸鋰和磷酸鐵鋰的混合物(二者的質(zhì)量比為1:1)、導(dǎo)電劑超導(dǎo)碳黑和粘接劑，粘接劑為納米Fe2O3顆粒，并且納米Fe2O3顆粒占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.1%，并且正極活性物質(zhì)錳酸鋰占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為99.8%，導(dǎo)電劑超導(dǎo)碳黑占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.1%。實施例8:本實施例提供的鋰離子電池正極片，包括正極集流體和涂覆在正極集流體表面的正極膜片，正極膜片包括正極活性物質(zhì)磷酸鐵鋰、導(dǎo)電劑超導(dǎo)碳黑和碳納米管的混合物(二者的質(zhì)量比為1:1)和粘接劑，粘接劑為納米Al2O3顆粒和納米ZnO顆粒的混合物,并且納米Al2O3顆粒和納米ZnO顆粒占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比均為4.5%，并且正極活性物質(zhì)磷酸鐵鋰占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為81%，導(dǎo)電劑超導(dǎo)碳黑占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為10%。比較例1:與實施例1不同的是，粘接劑為聚偏氟こ烯(PVDF)，其余同實施例1，這里不再贅述。本發(fā)明還提供了 一種鋰離子電池正極片的制備方法。實施例9:本實施例提供了一種實施例1的鋰離子電池正極片的制備方法，其包括以下步驟:
第一歩，將20g的AlCl3溶解于Ikg的水中，形成質(zhì)量分數(shù)為2%的AlCl3溶液。第二步，將960g的磷酸鐵鋰和20g的導(dǎo)電炭黑分別加入到AlCl3溶液中。第三步，機械攪拌5h，溫度保持在40°C，調(diào)節(jié)pH值為8.5，使得AlCl3水解，形成膠狀，攪拌均勻以得到正極漿料。第四步，將正極漿料通過轉(zhuǎn)移涂布轉(zhuǎn)移到正極集流體的表面，在100°C下真空干燥5h,真空度為0.2MPa，使得AlCl3最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米Al2O3顆粒，烘干，得到涂覆在正極集流體表面的正極膜片，冷壓，分條后制得正極片。實施例10:本實施例提供了一種實施例2的鋰離子電池正極片的制備方法，其包括以下步驟:
第一歩，將50g的ZnCl2溶解于Ikg的水中，形成質(zhì)量分數(shù)為5%的ZnCl2溶液。第二歩，將900g的鈷酸鋰和50g的超導(dǎo)碳黑分別加入到ZnCl2溶液中。第三步，機械攪拌lh，溫度保持在30°C，調(diào)節(jié)pH值為10，使得ZnCl2水解，形成膠狀，攪拌均勻以得到正極漿料。第四步，將正極漿料通過轉(zhuǎn)移涂布轉(zhuǎn)移到正極集流體的表面，在150°C下真空干燥7h,真空度為0.1MPa,使得ZnCl2最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米ZnO顆粒，供干，得到涂覆在正極集流體表面的正極膜片，冷壓，分條后制得正極片。
實施例11:本實施例提供了一種實施例3的鋰離子電池正極片的制備方法，其包括以下步驟:
第一歩，將IOg的TiCl4溶解于Ikg的水中，形成質(zhì)量分數(shù)為1%的TiCl4溶液。第二步，將980g的錳酸鋰和IOg的碳納米管分別加入到TiCl4溶液中。第三步，機械攪拌32h，溫度保持在25 V，調(diào)節(jié)pH值為8，使得TiCl4水解，形成膠狀，攪拌均勻以得到正極漿料。第四步，將正極漿料通過擠壓涂布轉(zhuǎn)移到正極集流體的表面，在70°C下真空干燥3h，真空度為0.05MPa,使得TiCl4最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米TiO2顆粒，供干，得到涂覆在正極集流體表面的正極膜片，冷壓，分條后制得正極片。實施例12:本實施例提供了一種實施例4的鋰離子電池正極片的制備方法，其包括以下步驟:
第一歩，將35g的SnCl4和35g MgCl2均溶解于Ikg的水中，形成SnCl4和MgCl2的混合溶液。第二步，將925g的鎳鈷錳酸鋰和5g的碳纖維分別加入到SnCl4和MgCl2的混合溶液中。第三步，機械攪拌72h，溫度保持在20°C，調(diào)節(jié)pH值為7，使得SnCl4和MgCl2水解，形成膠狀，攪拌均勻以得到正極漿料。第四步，將正極漿料通過轉(zhuǎn)移涂布轉(zhuǎn)移到正極集流體的表面，在200°C下真空干燥Ih,真空度為0.0lMPa,使得SnCl4最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米SnO2顆粒，MgCl2最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米MgO顆粒，烘干，得到涂覆在正極集流體表面的正極膜片，冷壓，分條后制得正極片。實施例13:本實施例提供了一種實施例5的鋰離子電池正極片的制備方法，其包括以下步驟:
第一歩，將2.5g的SiCl4和2.5g的CaCl2均溶解于Ikg的水中，形成SiCl4和CaCl2的混合溶液。第二步，將935g的鎳鈷錳酸鋰和60g的碳纖維分別加入到SiCl4和CaCl2的混合溶液中。第三步，機械攪拌30min，溫度保持在70°C，調(diào)節(jié)pH值為5，使得SiCl4和CaCl2水解，形成膠狀，攪拌均勻以得到正極漿料。第四步，將正極漿料通過絲網(wǎng)印刷涂布轉(zhuǎn)移到正極集流體的表面，在50°C下真空干燥10h，真空度為0.5MPa，使得SiCl4最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米SiO2顆粒，CaCl2最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米CaO顆粒，供干，得到涂覆在正極集流體表面的正極膜片，冷壓，分條后制得正極片。實施例14:本實施例提供了一種實施例6的鋰離子電池正極片的制備方法，其包括以下步驟:
第一歩，將50g的CrCl3和50g的MnCl2均溶解于Ikg的水中，形成CrCl3和MnCl2的混合溶液。第二步，將870g的鈷酸鋰和30g的導(dǎo)電炭黑分別加入到CrCl3和MnCl2的混合溶液中。第三步，機械攪拌lh，溫度保持在50°C，調(diào)節(jié)pH值為6，使得CrCl3和MnCl2水解，形成膠狀，攪拌均勻以得到正極漿料。
第四步，將正極漿料通過轉(zhuǎn)移涂布轉(zhuǎn)移到正極集流體的表面，在120°C下真空干燥2h，真空度為0.2MPa，使得CrCl3最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米Cr2O3顆粒，MnCl2最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米MnO2顆粒，烘干，得到涂覆在正極集流體表面的正極膜片，冷壓，分條后制得正極片。實施例15:本實施例提供了一種實施例7的鋰離子電池正極片的制備方法，其包括以下步驟:
第一歩，將Ig的FeCl3溶解干Ikg的水中，形成FeCl3溶液。第二步，將499g的錳酸鋰、499的磷酸鐵鋰和Ig的超導(dǎo)碳黑分別加入到FeCl3溶液中。第三步，機械攪拌5h，溫度保持在60°C，調(diào)節(jié)pH值為7.7，使得FeCl3水解，形成膠狀，攪拌均勻以得到正極漿料。第四步，將正極漿料通過擠壓涂布轉(zhuǎn)移到正極集流體的表面，在180°C下真空干燥1.5h，真空度為0.3MPa，使得FeCl3最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米Fe2O3顆粒，供干，得到涂覆在正極集流體表面的正極膜片，冷壓，分條后制得正極片。實施例16:本實施例提供了一種實施例7的鋰離子電池正極片的制備方法，其包括以下步驟:
第一歩，將45g的AlCl3和45g的ZnCl2均溶解于Ikg的水中，形成AlCl3和ZnCl2的混合溶液。 第二步，將810g的磷酸鐵鋰、50g的超導(dǎo)碳黑和50g的碳納米管分別加入到AlCl3和ZnCl2的混合溶液中。第三步，機械攪拌20h，溫度保持在35°C，調(diào)節(jié)pH值為7.5，使得AlCl3和ZnCl2水解，形成膠狀，攪拌均勻以得到正極漿料。第四步，將正極漿料通過絲網(wǎng)印刷轉(zhuǎn)移到正極集流體的表面，在140°C下真空干燥3h，真空度為0.07MPa,使得AlCl3最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米Al2O3顆粒，ZnCl2最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米ZnO顆粒，烘干，得到涂覆在正極集流體表面的正極膜片，冷壓，分條后制得正極片。將實施例1至8和比較例I的正極片分別與負極片、隔膜和電解液組裝成軟包裝鋰離子電池，所得電池分別編號為S1-S8和BI。對編號為S1-S8和BI的電池分別在25。C下進行0.5C/0.5C的循環(huán)性能測試，并記錄300個循環(huán)后個電池的容量保持率，并對個電池進行直流內(nèi)阻測試。同時測試各電池在IC倍率下的放電倍率性能，所得結(jié)果見表I。從表1可以看出，本發(fā)明采用納米無機半導(dǎo)體顆粒代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有機粘接劑后，300次循環(huán)后的容量保持率從87%提高到90%左右；而直流內(nèi)阻則降低了 IOmOhm左右；從倍率性能也可以看到，采用本發(fā)明的正極片制備的鋰離子電池的IC放電后的容量保持率也從88%提高到90%以上。這表明本發(fā)明的正極片可以減小包含該正極片的電池的內(nèi)阻，同時提高電池的倍率性能和循環(huán)性能。—表1:編號為S1-S8和BI的電池的循環(huán)性能測試、內(nèi)阻測試和倍率性能測試結(jié)果。 電池編號|れ0次循環(huán)后的容量保持率 「直流內(nèi)阻CmOhm) |~1C放電后的容量保持率
BI87%5387%
5192%4292%
5290%4394%
53[90%[41191%
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池正極片，包括正極集流體和涂覆在所述正極集流體表面的正極膜片，所述正極膜片包括正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘接劑，其特征在干:所述粘接劑為納米無機半導(dǎo)體顆粒，并且所述粘接劑占所述正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.1-10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極片，其特征在于:所述粘接劑占所述正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1_5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池正極片，其特征在于:所述粘接劑占所述正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為2%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極片，其特征在于:所述納米無機半導(dǎo)體顆粒為納米Al2O3顆粒、納米ZnO顆粒、納米TiO2顆粒、納米SnO2顆粒、納米MgO顆粒、納米SiO2顆粒、納米CaO顆粒、納米Cr2O3顆粒、納米MnO2顆粒和納米Fe2O3顆粒中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極片，其特征在于:所述正極活性物質(zhì)包括磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰和鎳鈷錳酸鋰中的至少ー種，并且所述正極活性物質(zhì)占所述正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為80-99.8%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極片，其特征在于:所述導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑、超導(dǎo)碳黑、碳納米管或碳纖維中的至少ー種，所述導(dǎo)電劑占所述正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.ト10%。
7.—種權(quán)利要求1至6任一項所述的鋰離子電池正極片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一歩，將納米無機半導(dǎo)體顆粒的前驅(qū)體溶解于水中，形成前驅(qū)體溶液，使納米無機半導(dǎo)體顆粒的質(zhì)量分數(shù)為0.1-10% ； 第二歩，將正極活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑加入到前驅(qū)體溶液中，使正極活性物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為10-80%，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分數(shù)為0.1-10% ； 第三步，機械攪拌5min-72h，溫度保持在20_70°C，調(diào)節(jié)pH值為4_11，使得前驅(qū)體水解，形成膠狀，攪拌均勻以得到正極漿料； 第四歩，將正極漿料轉(zhuǎn)移到正極集流體的表面，在50-200°C下真空干燥l-10h，使得前驅(qū)體最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米無機半導(dǎo)體顆粒，烘干，得到涂覆在所述正極集流體表面的正極膜片，冷壓，分條后制得正極片。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池正極片的制備方法，其特征在于:所述前驅(qū)體為A1C13、ZnCl2, TiCl4, SnCl4, MgCl2, SiCl4, CaCl2, CrCl3> MnCl2 和 FeCl3 中的至少ー種。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池正極片的制備方法，其特征在于:第四步所述正極漿料通過絲網(wǎng)印刷、轉(zhuǎn)移涂布或擠壓涂布轉(zhuǎn)移到所述正極集流體的表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池正極片的制備方法，其特征在于:第四步所述真空干燥的真空度為0.0lMPa-0.5MPa。
全文摘要
本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池正極片，包括正極集流體和涂覆在正極集流體表面的正極膜片，正極膜片包括正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘接劑，粘接劑為納米無機半導(dǎo)體顆粒，并且粘接劑占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.1-10%。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用具有良好的電子電導(dǎo)與離子電導(dǎo)性能的納米無機半導(dǎo)體顆粒代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有機粘接劑，能夠大大提高正極活性物質(zhì)顆粒與顆粒之間，以及正極活性物質(zhì)顆粒與集流體之間的電子輸運能力，從而降低電池的內(nèi)阻，提高電池的功率與倍率性能。此外，納米無機半導(dǎo)體顆粒不易與電解液發(fā)生反應(yīng)，因此可以減少正極片的副反應(yīng)，從而提高正極片的機械穩(wěn)定性，提高電池的循環(huán)性能。
文檔編號H01M4/139GK103117373SQ201310008649
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月10日
發(fā)明者李可心, 于哲勛, 李小芳 申請人:寧德新能源科技有限公司