本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，具體涉及一種高容量高安全性能鋰電池正極及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋰電池正極多使用聚偏氟乙烯作為粘結(jié)劑，但聚偏氟乙烯為結(jié)晶性聚合物，結(jié)晶度一般為50%左右，結(jié)晶熔融溫度在140℃附近，因此在電池通常的使用溫度下，單獨使用PVDF作為粘結(jié)劑，其結(jié)晶性使存在電解液體的分子很難流通，充放電負(fù)荷增大；在制備電池時的干燥速度等不合適時，PVDF的收縮率與集電體的收縮率差異比較大，含活性物質(zhì)的涂膜會從集電體上脫離；即使涂布干燥后沒問題，但隨著時間的遷移，在使用過程中，也會由于電極的內(nèi)部應(yīng)力使電極粘合劑層從集電體上部分或全部剝離，負(fù)荷特性變差，引起容量劣化。同時，聚偏氟乙烯的價格相對較高，使用其作為正極粘結(jié)劑會導(dǎo)致鋰電池的生產(chǎn)成本過高。
松香甘油酯，色淺，氣味低，抗氧化性和熱穩(wěn)定性好，耐老化，與高分子材料兼容性好（NR，CR，SBR，SIS，EVA等），初粘力好。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種高容量高安全性能鋰電池正極及其制備方法，本發(fā)明將PVDF復(fù)配松香甘油酯、羥甲基纖維素鈉和環(huán)氧樹脂作粘合劑使用，降低了PVDF的結(jié)晶熔融溫度，增加了粘結(jié)劑的粘性，解決目前單獨使用PVDF作為粘結(jié)劑時，結(jié)晶熔融溫度高、充放電負(fù)荷大、電極粘合劑層易從集電體上部分或全部剝離，負(fù)荷特性變差，引起容量劣化等問題。依據(jù)本發(fā)明的配方制得的鋰電池正極具有高容量高安全性能的特點，電池使用壽命大大延長。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種高容量高安全性能鋰電池正極，所述正極原料配比按重量計包括：正極活性物質(zhì)：導(dǎo)電劑：碳酸鋰：粘結(jié)劑:溶劑=98：0.5-1.0：0.02-0.05:0.8-1.5:50；
所述粘結(jié)劑的成分按重量份計包括：聚偏氟乙烯5-8份、松香甘油酯3-5份、環(huán)氧樹脂2-3份、羥甲基纖維素鈉0.3-0.6份；
所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮。
所述正極活性物質(zhì)為鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰中的一種。
所述導(dǎo)電劑為納米碳管、碳纖維、石墨粉中的一種。
一種高容量高安全性能鋰電池正極的制備方法，具體如下：將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和碳酸鋰混勻，再分別加入粘結(jié)劑和溶劑，磁力攪拌5 h，將制得的漿料涂覆在鋁箔上，在40-80℃下干燥2-6 h，取出極片，以10 MPa的壓力壓片，最后用銃子沖為p=14 mm的圓片。
本發(fā)明的顯著優(yōu)點：1）本發(fā)明將PVDF復(fù)配松香甘油酯、羥甲基纖維素鈉和環(huán)氧樹脂作粘合劑使用，降低了PVDF的結(jié)晶熔融溫度，顯著增加了PVDF單獨作粘結(jié)劑時的粘性，解決目前單獨使用PVDF作為粘結(jié)劑時，結(jié)晶熔融溫度高、充放電負(fù)荷大、電極粘合劑層易從集電體上部分或全部剝離，負(fù)荷特性變差，引起容量劣化等問題。
2）將PVDF和羥甲基纖維素鈉混合使用，可以顯著降低PVDF的結(jié)晶熔融溫度，使PVDF的結(jié)晶減少甚至消除，顯著降低了充放電負(fù)荷，同時羥甲基纖維素鈉與PVDF、松香甘油酯、環(huán)氧樹脂復(fù)配使用，提高了粘結(jié)力和粘結(jié)力的持久性。
3）依據(jù)本發(fā)明的配方制得的鋰電池正極具有高容量高安全性能的特點，電池使用壽命大大延長，延長至少2倍以上。
4）粘結(jié)劑在電解液中不會溶脹且粘結(jié)力持久，顯著提高電池的安全性和穩(wěn)定性。
具體實施方式
為了使本發(fā)明所述的內(nèi)容更加便于理解，下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明所述的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明不僅限于此。
實施例1
一種高容量高安全性能鋰電池正極，所述正極原料配比按重量計包括：正極活性物質(zhì)：導(dǎo)電劑：碳酸鋰：粘結(jié)劑:溶劑=98：0.5：0.02:0.8:50；
所述粘結(jié)劑的成分按重量份計包括：聚偏氟乙烯5份、松香甘油酯3份、環(huán)氧樹脂2份、羥甲基纖維素鈉0.3份；
所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮。
所述正極活性物質(zhì)為鈷酸鋰。
所述導(dǎo)電劑為納米碳管。
一種高容量高安全性能鋰電池正極的制備方法，具體如下：將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和碳酸鋰混勻，再分別加入粘結(jié)劑和溶劑，磁力攪拌5 h，將制得的漿料涂覆在鋁箔上，在40℃下干燥6h，取出極片，以10 MPa的壓力壓片，最后用銃子沖為p=14 mm的圓片。
本實施例鋰電池的的0.20C首次放電比容量為144.6mAh／g，第30次循環(huán)的放電比容量為144.4mAh／g，容量保持率為99.9％，充放電次數(shù)高達(dá)到985次。
實施例2
一種高容量高安全性能鋰電池正極，所述正極原料配比按重量計包括：正極活性物質(zhì)：導(dǎo)電劑：碳酸鋰：粘結(jié)劑:溶劑=98：0.8：0.03: 1.0:50；
所述粘結(jié)劑的成分按重量份計包括：聚偏氟乙烯6份、松香甘油酯4份、環(huán)氧樹脂3份、羥甲基纖維素鈉0.5份；
所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮。
所述正極活性物質(zhì)為錳酸鋰。
所述導(dǎo)電劑為碳纖維。
一種高容量高安全性能鋰電池正極的制備方法，具體如下：將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和碳酸鋰混勻，再分別加入粘結(jié)劑和溶劑，磁力攪拌5 h，將制得的漿料涂覆在鋁箔上，在60℃下干燥3h，取出極片，以10 MPa的壓力壓片，最后用銃子沖為p=14 mm的圓片。
本實施例鋰電池的的0.20C首次放電比容量為144.3mAh／g，第30次循環(huán)的放電比容量為144.2mAh／g，容量保持率為99.9％，充放電次數(shù)高達(dá)到956次。
實施例3
一種高容量高安全性能鋰電池正極，所述正極原料配比按重量計包括：正極活性物質(zhì)：導(dǎo)電劑：碳酸鋰：粘結(jié)劑:溶劑=98：1.0：0.05:1.5:50；
所述粘結(jié)劑的成分按重量份計包括：聚偏氟乙烯8份、松香甘油酯5份、環(huán)氧樹脂3份、羥甲基纖維素鈉0.6份；
所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮。
所述正極活性物質(zhì)為鎳鈷錳酸鋰。
所述導(dǎo)電劑為石墨粉。
一種高容量高安全性能鋰電池正極的制備方法，具體如下：將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和碳酸鋰混勻，再分別加入粘結(jié)劑和溶劑，磁力攪拌5 h，將制得的漿料涂覆在鋁箔上，在80℃下干燥2 h，取出極片，以10 MPa的壓力壓片，最后用銃子沖為p=14 mm的圓片。
本實施例鋰電池的的0.20C首次放電比容量為145.1mAh／g，第30次循環(huán)的放電比容量為144.8mAh／g，容量保持率為99.8％，充放電次數(shù)高達(dá)到949次。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。